4_Generazione di f.e.m.i. ai capi di un conduttore che taglia linee di flusso.

Si consideri una guida metallica a forma di “U” (fig.1). Un conduttore, che poggia a contatto sulla guida, viene spostato, strisciando senza attrito, con velocità v costante, perpendicolarmente alle linee di flusso. Le linee di campo sono disegnate entranti nel foglio.

 (Con la croce si caratterizza la coda di una pennuta freccia indiana, vista da dietro. Vista da davanti, mentre viene scoccata dall’arco, si nota la punta! Per questo motivo una corrente uscente o delle linee di campo uscenti si intendono rappresentate con un punto, mentre quelle entranti con una crocetta). 

Durante lo spostamento del conduttore mobile cresce l’area della spira così creata: di conseguenza l’aumento del flusso abbracciato, nell’intervallo di tempo Δt, per la legge dell’induzione elettromagnetica, fa nascere una f.e.m.i. E ai capi del conduttore mobile. La variazione di flusso interessata è data dal prodotto

Dividendo i due membri per Δt, in modulo si ottiene

Per il momento non ci occupiamo della circolazione della corrente nella spira chiusa di figura, che comunque, essendo appunto il circuito elettrico chiuso, circolerà secondo il verso imposto dalla f.e.m. e quindi dalla legge di Lenz (quella del segno meno, il quale significa …

che la corrente indotta ha verso tale da opporsi, in questo caso, all’aumento di flusso, che è la causa della nascita della f.e.m. E). La corrente dovrà quindi circolare secondo il verso di figura, in modo da indebolire il flusso principale che sta crescendo.

Si noti che qui sono fra loro perpendicolari il conduttore, le linee del campo magnetico e la velocità a cui è sottoposto il conduttore mobile.

Con “l” deve intendersi la lunghezza utile, ovvero la sola parte che durante il moto taglia le linee del campo magnetico.

Per determinare il verso della f.e.m.i. E si applica la legge di Lenz, ma, diciamo per comodità, si applica la regoletta pratica della mano destra. Ponendo le dita come in figura 2), disponendole fra loro perpendicolarmente, il pollice segue il verso della velocità, l’indice quello delle linee di campo e il medio dà il verso della f.e.m.

Se le grandezze non sono invece fra loro ortogonali, si devono considerare le proiezioni fra loro perpendicolari, come si vedrà nelle applicazioni.

N.B.: i versi definiti nella fig.2 sono riferiti al movimento del conduttore rispetto al campo magnetico, fisso con l’osservatore. Altrimenti occorre considerare il moto relativo, sempre del conduttore mobile rispetto al campo fisso.

L’applicazione di questa regoletta viene sfruttata per la generazione di f.e.m., cioè per i generatori come la Dinamo. Perciò:

mano Destra: “D” come Dinamo.

Si vedranno le applicazioni ai generatori elettrici rotanti (dinamo e alternatore):

http://www.barrascarpetta.org/m_03/301_pr_fu.htm

http://www.barrascarpetta.org/m_04/401_pri.htm      e fig.1 del § precedente.

Figura 1) Principio di funzionamento del generatore elettromeccanico: imponendo dall’esterno il taglio delle linee di flusso da parte del conduttore mobile, fra i suoi estremi nasce una f.e.m. indotta E=B·l·v

Figura 2) Regola pratica della mano destra (V.B.E.), usata per determinare rapidamente il verso della f.e.m. prodotta durante lo spostamento del conduttore attivo (senza ricorrere alle considerazioni suggerite dal segno “-“ di Lenz). Orientati perpendicolarmente fra loro: il pollice nel senso della velocità e l’indice secondo il campo, il medio dà il verso della f.e.m. indotta. Le considerazioni suddette sono valide quando è il conduttore a muoversi rispetto al campo e per la sua applicazione occorre ricordare questo particolare.

 

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prof. Attilio Barra e-mail: elettrotecnica@barrascarpetta.org

prof. Antonio Scarpetta e-mail:  laboratorio@barrascarpetta.org

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