(la videolezione) L'induzione elettromagnetica fu scoperta nel 1831 da M. Faraday: in un circuito elettrico, detto circuito indotto, immerso nel flusso variabile di un campo magnetico si osserva un passaggio di corrente, che viene chiamata corrente indotta. Essa può essere prodotta in modi diversi: avvicinando o allontanando il circuito a un magnete o a un secondo circuito percorso da corrente, oppure deformando il circuito e tenendo fermo un magnete (o un circuito percorso da corrente) che crei un campo magnetico, oppure tenendo fermo il circuito in presenza di un altro circuito percorso da una corrente variabile. Il fenomeno delle correnti indotte si presenta, cioè, sotto forme diverse e si deve a F. E. Neumann l'enunciazione di una legge, detta di Faraday-Neumann, la quale permette di calcolare in ogni caso l'intensità delle correnti indotte: ogni volta che il flusso Φ del vettore induzione magnetica concatenato con un circuito varia al passare del tempo, si manifesta nel circuito una forza elettromotrice indotta uguale al rapporto tra la variazione di flusso ΔΦ e il tempo Δt
in cui essa avviene:
f.e.m = - ΔΦ / Δt
In altre parole, la legge di Faraday afferma che una variazione nel flusso magnetico attraverso una spira induce una forza elettromotrice (f.e.m.). Il fenomeno fisico descritto dalla legge è ciò che ci permette di trasformare movimento meccanico in energia elettrica.
Applicazioni pratiche
Generatori elettrici: centrali idroelettriche, turbine eoliche e motori termici sfruttano questa legge per produrre elettricità.
Dinamo e alternatori: dispositivi nei veicoli che trasformano energia meccanica in corrente per alimentare il sistema elettrico.
Trasformatori: permettono di adattare la tensione elettrica per la distribuzione efficiente dell’energia.
Induzione elettromagnetica wireless: la ricarica induttiva di smartphone e dispositivi medici si basa sul principio di Faraday.
Legge di Neumann: controllo dei circuiti in movimento
La legge di Neumann estende il principio di Faraday ai circuiti mobili e deformabili, considerando le variazioni geometriche del percorso conduttore e le forze in gioco. È cruciale nei sistemi dove la dinamica meccanica e elettrica interagiscono.
Applicazioni pratiche
Sistemi meccatronici: robot mobili, bracci automatizzati e sensori intelligenti usano la legge di Neumann per misurare e controllare i movimenti elettricamente.
Veicoli elettrici e ibridi: la rigenerazione dell’energia in frenata è ottimizzata con modelli che integrano Faraday e Neumann.
Controlli in tempo reale: nei sistemi industriali, le variazioni nei conduttori (come flessibilità o vibrazioni) sono calcolate per mantenere precisione e stabilità.
