Fisica medica - Induzione e m GP

Induzione elettromagnetica

Una corrente elettrica produce un campo magnetico (Oersted 1820).

Un campo magnetico può produrre una corrente elettrica?

Esperimenti di Faraday

Ciò che conta non è il valore di i, ma la rapidità con cui la corrente i varia nella bobina X.

Il galvanometro misura una corrente nel circuito Y solo quando si chiude o si apre l’interruttore del circuito X.

Un campo magnetico costante non produce corrente elettrica (indotta) nel circuito Y.

Un campo magnetico variabile può produrre corrente elettrica (corrente indotta).

Se c’è una corrente indotta, c’è anche una f.e.m. indotta prodotta dal campo magnetico variabile.

Ulteriori conferme

Moto relativo tra un magnete e un conduttore.

Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica

Faraday osservò che la corrente indotta, oltre a dipendere dalla rapidità con cui varia B nel tempo, dipende anche dalla S del circuito attraversato dalle linee di B e quindi dal versato dalle linee di B e quindi dal ( ). BS

Se il flusso attraverso una spira cambia di una quantità ( ) nel tempo t, la f.e.m. indotta BS ai capi di un circuito di superficie S risulta:

ΔΦ B( ) dε Φ B legge di Faraday (1831) S = - = - ( ) SΔt dt

Se R è la resistenza della spira o del circuito, la corrente indotta che circola è:

 ΔΦ B( )1 1 d Φ Bi = = S- = - ( ) SΔt R dtRR

Legge di Lenz

Il verso della corrente indotta è sempre tale da generare un campo magnetico che si oppone alla BΦ B variazione di flusso magnetico inducente che ( )S l’ha prodotta.

Il segno (-) della legge di Faraday è dovuto proprio alla Legge di Lenz.

Modi diversi per indurre una f.e.m.

Ci sono 3 modi diversi per variare il flusso  ( ) = B S cos attraverso un circuito: BS

• Variazione di B attraverso il circuito indotto  B.
• Variazione di tra la direzione di e l’orientazione della spira.
• Variazione della superficie S del circuito.

1) Variazione di corrente in un circuito genera corrente indotta in un circuito secondario

BL L1 2iI i + AE R

Fenomeno dell’induzione elettromagnetica.

Fig. 9.34: di Faraday tra due bobine L e L avvolte sullo stesso 1 2 c’è una variazione di corrente è dovuta all’apertura o chiusura nucleo ferromagnetico. Se in L1 dell’interruttore I o a variazione della resistenza R tramite il cursore di un reostato, nel circuito secondario (bobina L ) si genera una corrente indotta, misurata dal galvanometro collegato alla 2 E/R, bobina L . Se nel circuito primario circola una corrente costante i = non si osserva nel 2 secondario (L ) alcuna corrente indotta. 2

Applicazioni

• Forno ad induzione e.m.
• Trasformatore elettrico.
• Microfono.

Schema di un microfono a induzione 

2) Corrente indotta da variazione di N Sθiu Bn u xi iR

Fig. 9.35: Schema di principio di un alternatore: una spira di superficie S ruota con velocità angolare ω intorno all’asse B costante z ed è posta in un campo magnetico uniforme diretto u orizzontalmente nella direzione del versore . La rotazione induce nella spira una f.e.m. x alternata che fa circolare una corrente anch’essa alternata indotta i, la quale attraversa i in cui c’è una dei contatti striscianti (chiamati spazzole) su anelli scorre in un circuito che rappresenta l’utilizzatore esterno (es. lampadina, frigorifero, etc.).

Resistenza R TBSR i(t) E BS i BBS S 5 Tt = 4T 2t = T 3t =T 3 Tt =t = Tt = 24 4 BS BSBS R

Fig. 9.36: Andamento della f.e.m. indotta e della corrente indotta, sinusoidali, prodotte da una ω,B spira che ruota in un campo uniforme con velocità