Induzione elettromagnetica - Domande e risposte

Descrivi alcuni esperimenti sull’induzione elettromagnetica.
Diversi esperimenti sono stati condotti adoperando una spira. 1) Se la spira è immersa in un campo magnetico uniforme, non si rilevano correnti indotte, viceversa accade non appena la spira si muove. La corrente cessa non appena la spira esce del tutto dal campo magnetico e i versi delle due correnti sono opposti a seconda che la spira entri o esca dal campo. 2) Se la spira ruota con una certa velocità angolare in un capo magnetico, si genera su di essa una corrente alternata. 3) Se la spira è immobile e si avvicina ad essa un magnete, si ha una corrente indotta.

Qual è l’utilità dell’introduzione del concetto di flusso nella descrizione del fenomeno dell’induzione elettromagnetica?
Dal momento che in un circuito indotto non esistono dei punti in cui poter calcolare una differenza di potenziale (dato che manca il generatore), si ricorre all’utilizzo del flusso nella formula:

che ci aiuta a sottolineare la diversa origine del moto delle cariche e della corrente indotta.

Qual è il significato del segno – nella legge di Lenz sull’induzione elettromagnetica?
Il segno – sta ad indicare che la corrente indotta genera un campo magnetico il cui flusso è opposto alla variazione di flusso di quel campo magnetico esterno che l’ha generata.

Quali sono le caratteristiche del campo elettrico indotto?
Esiste indipendentemente dal circuito e non è conservativo.

Che cos’è la corrente di chiusura in un circuito elettrico?
La corrente di chiusura in un circuito elettrico descrive l’andamento dell’intensità di corrente in funzione del tempo in un circuito con induttanza che viene chiuso.

Da quali grandezze dipende l’induttanza di un solenoide?
In un solenoide l’induttanza dipende solamente dalla superficie e della lunghezza del dispositivo, tenendo conto anche del numero di spire.

Spiega perché è preferibile usare la corrente alternata per distribuire l’energia elettrica.
La corrente alternata è impiegata perché il suo trasporto a lunghe distanza è più efficiente grazie all’elevata tensione, raggiungibile facilmente grazie ai trasformatori. Inoltre, gli alternatori che trasformano la corrente continua in alternata sono più semplici da realizzare ed hanno un rendimento maggiore delle dinamo, usate per la corrente continua.

Descrivi il principio di funzionamento di un alternatore.
Un alternatore è un dispositivo che ci consente di generare una f.e.m. con andamento sinusoidale, ricorrendo all’induzione elettromagnetica in una spira che ruota in un campo magnetico uniforme e costante. Ad ogni rotazione completa della spira si induce una corrente variabile nel tempo. L’alternatore permette di convertire l’energia cinetica del moto della spira in energia elettrica.

Descrivi il principio di funzionamento di un trasformatore.
Un trasformatore è uno strumento in grado di modificare l’intensità della tensione oppure della corrente all’interno di un circuito. Tale dispositivo è costituito da una struttura centrale in ferro su cui sono avvolti due circuiti. Il ferro serve a convogliare il campo magnetico generato nel circuito primario verso la bobina che è, difatti, il secondo circuito. Immaginando che non vi siano dispersioni di energia nel moto, abbiamo la relazione

Il trasformatore è utile nella distribuzione di energia elettrica perché riduce l’intensità della corrente (aumentando quella della tensione) e si riduce così l’effetto Joule di dispersione.

Spiega il significato di reattanza capacitiva ed induttiva.
La reattanza capacitiva di un condensatore misura la sua proprietà di reagire al passaggio di una corrente alternata. Essa è legata alla frequenza secondo la formula:

dove indica la frequenza e è la capacità del condensatore.
La reattanza induttiva in un circuito induttivo misura la capacità di un induttore di reagire al passaggio della corrente alternata. Questo tipo di reattanza è individuato dall’equazione:
Dove e sono la tensione e la corrente massime.