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fem indotta

Che cos'è la forza elettromotrice indotta?

Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica riguarda la manifestazione di una fem e quindi di una corrente indotta in un circuito anche in assenza di un generatore di tensione.

La legge che spiega questo fenomeno, conosciuta come legge di Faraday-Neumann-Lenz permette di calcolare in ogni caso l'intensità delle correnti indotte in un circuito.

Ogni volta che il flusso Φ(B) del vettore campo magnetico concatenato alla superficie di un circuito varia al passare del tempo, si manifesta nel circuito una forza elettromotrice indotta pari al rapporto, cambiato di segno, tra la variazione di flusso ΔΦ e il tempo Δt in cui essa avviene:

Forza elettromotrice indotta

L'intensità della corrente indotta si calcola a partire dalla prima legge di Ohm, ossia è espressa dal rapporto della f.e.m. indotta con la resistenza R del circuito:

Corrente indotta

Flusso del campo magnetico

Il flusso di un campo magnetico di intensità B attraverso una superficie di area S è dato dal prodotto dell'intensità del campo magnetico B per la superficie S attraversata dalle linee del campo per il coseno dell'angolo tra la normale alla superficie e le linee di campo:

Φs (B) = B∙ S ∙ cosα

L'unità di misura nel Sistema Internazionale del flusso del campo magnetico è il weber (wb).

fem e flusso del campo magnetico

In quali casi può variare il flusso del campo magnetico nel tempo?

Il flusso del campo magnetico attraverso la superficie racchiusa da un circuito può variare se varia l'intensità del campo magnetico.

Se infatti B è variabile si assiste ad una variazione del flusso del campo magnetico concatenato alla superficie del circuito generando in esso una fem ed una corrente indotta.

È il caso ad esempio delle carte di credito contactless: avvicinando tali carte contenenti al loro interno un microcircuito collegato ad un trasmettitore ad un campo magnetico variabile (il lettore POS contactless) si genera in tali microcircuiti una corrente indotta che attiva la trasmittente per l'invio del codice della propria carta di credito per finalizzare la transazione commerciale.

Questa tipologia di variazione di flusso è anche quella tipica delle ricariche di batterie contactless come ad esempio quella degli spazzolini elettrici.

Non vi è contatto elettrico tra la base e lo spazzolino ma all'interno dello strumento vi è un circuito che può essere alimentato sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica grazie al campo magnetico variabile generato dalla base dove si poggia per la ricarica lo spazzolino elettrico.

Il flusso del campo magnetico può variare se varia la superficie del circuito immersa nel campo magnetico. È il caso della sbarretta conduttrice che si muove riducendo o aumentando la superficie di un circuito immersa in un campo magnetico.

Infine il flusso del campo magnetico può variare se varia l'angolo tra la normale alla superficie racchiusa dal circuito e le linee di campo magnetico. Ad esempio ruotando una spira all'interno di un campo magnetico si genera in essa una corrente elettrica.

Questo è il principio di funzionamento di una dinamo cioè quel dispositivo capace di convertire un'energia cinetica rotazionale in energia elettrica sotto forma di una fem e di una corrente indotta.

Fem e corrente medie vs fem e corrente istantanee

Le due espressioni che permettono di calcolare la fem indotta e la corrente indotta in un circuito quando vi è una variazione di flusso di campo magnetico concatenato con la superficie racchiusa dal circuito restituiscono il valore medio della fem e della corrente.

Esse vanno applicate dunque quando si conoscono il valore iniziale e quello finale del flusso del campo magnetico e l'intervallo di tempo in cui avviene tale variazione.

Nelle due formule compare infatti il Δ che è il simbolo utilizzato per indicare una variazione:

fem indotta e corrente indotta formule

Quando il problema ci fornisce la legge con cui varia istante per istante nel tempo il flusso del campo magnetico o comunque si può ricavare dai dati tale legge per calcolare la fem indotta e la corrente indotta in funzione del tempo bisogna utilizzare l'operatore matematico di derivata. In tal caso quindi si parlerà di fem e corrente istantanee:

fem istantanea e corrente istantanea

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