Forze elettromotrici indotte

Possiamo comprendere in che cosa consiste il fenomeno dell'induzione elettromagnetica riferendoci alla figura seguente, in cui sono disegnati un induttore percorso da corrente, con le linee di induzione da esso prodotte, ed una spira che si può spostare rispetto all'induttore stesso.

Spostando la spira in modo da portarla, ad esempio dalla prima posizione alla seconda, si constata che, finchè la spira stessa si muove, tra le sue estremità si manifesta una differenza di potenziale come fra i poli di una pila: in ciò consiste il fenomeno dell'induzione elettromagnetica.

Poichè la spira costituisce un circuito aperto, in essa non può circolare corrente, così come una pila non può fornire corrente quando il suo circuito è aperto.

Ricordando che la tensione data da una pila quando non eroga corrente è stata chiamata forza elettromotrice (che si indica in modo abbreviato f.e.m.), possiamo chiamare con lo stesso nome la tensione presente tra le estremità della spira, dal momento che anche in questo caso vi è una tensione ma non si ha circolazione di corrente. più precisamente, diciamo che nella spira si produce una f.e.m. indotta, così chiamata perchè ottenuta per induzione elettromagnetica.

f.e.m. indotte con lo spostamento della spira

Osserviamo ora che la f.e.m. indotta nella spira è dovuta non tanto allo spostamento della spira stessa, quanto al fatto che, in conseguenza di questo spostamento, varia il flusso d'induzione concatenato con la spira.

Infatti, quando la spira si trova nella posiszione indicata nella prima figura, alcune linee d'induzione (costituenti una parte del flusso prodotto dall'induttore) risultano concatenate, oltre che con l'induttore stesso, anche con la spira.

Quando, invece, la spira portata nella posizione indicata nella seconda figura, praticamente nessuna linea d'induzione risulta più concatenata con essa: in conseguenza dello spostamento della spira si è dunque ridotto a zero il flusso concatenato con la spira stessa.

Il fatto che la f.e.m. indotta sia dovuta alla variazione del flusso concatenato con la spira e non allo spostamento di questa viene confermato dall'esperimento indicato di seguito.

f.e.m. indotta nulla

Ponendo la spira come indicato e poi portandola come nel disegno successivo, non si ottiene alcuna f.e.m. indotta nella spira, perchè, pur essendovi lo spostamento, non vi è variazione del flusso concatenato: si comprende infatti, che qualunque posizione assuma la spira durante lo spostamento, risulta sempre concatenato con la spira stessa l'intero flusso d'induzione prodotto dall'induttore.

Possiamo perciò concludere che, per indurre una f.e.m. in una spira, occorre far variare il flusso d'induzione concatenato con la spira stessa.

Nell'esempio considerato nel disegno precedente la variazione del flusso consiste in una diminuzione, ma si otterrebbe una f.e.m. indotta anche se questa variazione consistesse in un aumento, come avverrebbe se la spira venisse portata dalla prima posizione alla seconda.

Stabilito che, qualunque sia la variazione del flusso concatenato con la spira, si ottiene in questa una f.e.m. indotta, si comprende che qualsiasi altro modo di far variare il flusso, oltre a quello consistente nello spostamento della spira, può dar luogo ad una f.e.m. indotta.

A questo riguardo ricordiamo che il flusso d'induzione prodotto da un induttore dipende dalla corrente che circola nelle sue spire:pertanto, se si fa variare tale corrente, varia di conseguenza anche il flusso d'induzione e se questo flusso risulta concatenato tutto od in parte con una spira, alla sua variazione si avrà una f.e.m. indotta nella spira stessa.

Questo caso è rappresentato nella figura seguente, in cui il flusso prodotto da un induttore percorso da corrente si concatena con due spire indicate con A e B.

Interrompendo la corrente che percorre l'induttore, si annulla il flusso d'induzione prodotto dall'induttore stesso e concatenato con le due spire: il flusso concatenato con le spire è dunque variato nello stesso modo visto nella prima figura in conseguenza dello spostamento della spira, e pertanto anche in questo caso si ottiene una f.e.m. indotta in entrambe le spire.

Lo stesso fenomeno avviene non solo quando si interrompe la corrente, e quindi il flusso diminuisce passando da un valore determinato al valore zero, ma anche quando si invia la corrente nelle spire dell'induttore, perchè il flusso varia evidentemente anche in questo caso, passando dal valore zero ad un valore determinato.

In conclusione, vediamo che vi sono due modi per far variare il flusso concatenato con una spira: lo spostamento della spira stessa, oppure la variazione della corrente che produce il flusso.

Per lo studio della radiotecnica interessa essenzialmente la variazione del flusso dovuta alla variazione della corrente, perchè questo caso si verifica in molti circuiti radio; d'ora in poi ci limiteremo perciò a considerare le f.e.m. indotte che si ottengono per effetto della variazione della corrente.


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