Elettromagnetismo

Mentre i magneti permanenti producono un campo magnetico statico buono e talvolta molto forte, in alcune applicazioni la forza di questo campo magnetico è ancora troppo debole o dobbiamo essere in grado di controllare la quantità di flusso magnetico presente. Quindi, al fine di produrre un campo magnetico molto più forte e più controllabile abbiamo bisogno di usare l’elettricità.,

Utilizzando bobine di filo avvolto o avvolto attorno a un materiale magnetico morbido come un nucleo di ferro, possiamo produrre elettromagneti molto forti per l’uso in molti diversi tipi di applicazioni elettriche. Questo uso di bobine di filo produce una relazione tra elettricità e magnetismo che ci dà un’altra forma di magnetismo chiamato elettromagnetismo.,

L’elettromagnetismo viene prodotto quando una corrente elettrica scorre attraverso un semplice conduttore come una lunghezza di filo o cavo, e mentre la corrente passa lungo l’intero conduttore, viene creato un campo magnetico lungo l’intero conduttore. Il piccolo campo magnetico creato attorno al conduttore ha una direzione definita con i poli” Nord “e” Sud” prodotti determinati dalla direzione della corrente elettrica che scorre attraverso il conduttore.,

Pertanto, è necessario stabilire una relazione tra la corrente che scorre attraverso il conduttore e il campo magnetico risultante prodotto attorno ad esso da questo flusso di corrente che ci consente di definire la relazione che esiste tra Elettricità e Magnetismo sotto forma di elettromagnetismo.

Abbiamo stabilito che quando una corrente elettrica scorre attraverso un conduttore viene prodotto un campo elettromagnetico circolare attorno ad esso con le linee magnetiche di flusso che formano anelli completi che non attraversano l’intera lunghezza del conduttore.,

La direzione di rotazione di questo campo magnetico è governata dalla direzione della corrente che scorre attraverso il conduttore con il corrispondente campo magnetico prodotto essendo più forte vicino al centro del conduttore di trasporto di corrente. Questo perché la lunghezza del percorso dei loop è maggiore più lontano dal conduttore con conseguente linee di flusso più deboli come mostrato di seguito.,

Campo Magnetico attorno ad un Conduttore

Un modo semplice per determinare la direzione del campo magnetico intorno al conduttore è quello di considerare avvitare una normale vite di legno in un foglio di carta. Quando la vite entra nella carta, l’azione di rotazione è in SENSO ORARIO e l’unica parte della vite visibile sopra la carta è la testa della vite.,

Se la vite per legno è di tipo pozidriv o philips, la croce sulla testa sarà visibile ed è questa croce che viene utilizzata per indicare la corrente che scorre “dentro” la carta e lontano dall’osservatore.

Allo stesso modo, l’azione di rimozione della vite è il contrario, in senso antiorario. Poiché la corrente entra dall’alto, lascia quindi la parte inferiore della carta e l’unica parte della vite per legno visibile dal basso è la punta o il punto della vite ed è questo punto che viene utilizzato per indicare la corrente che scorre “fuori” dalla carta e verso l’osservatore.,

Quindi l’azione fisica di avvitare la vite di legno dentro e fuori dalla carta indica la direzione della corrente nel conduttore e quindi, la direzione di rotazione del campo elettromagnetico attorno ad esso come mostrato di seguito. Questo concetto è conosciuto generalmente come l’azione della vite della mano destra.

L’azione della vite destra

Un campo magnetico implica l’esistenza di due poli, un nord e un sud., La polarità di un conduttore che trasporta corrente può essere stabilita disegnando le lettere maiuscole S e N e quindi aggiungendo le punte delle frecce all’estremità libera delle lettere come mostrato sopra dando una rappresentazione visiva della direzione del campo magnetico.

Un altro concetto più familiare che determina sia la direzione del flusso di corrente che la direzione risultante del flusso magnetico attorno al conduttore è chiamata “Regola della mano sinistra”.,

Regola della mano sinistra di
Elettromagnetismo

La direzione riconosciuta di un campo magnetico è dal suo polo nord al suo polo sud. Questa direzione può essere dedotta tenendo il conduttore di corrente nella mano sinistra con il pollice esteso che punta nella direzione del flusso di elettroni da negativo a positivo.

La posizione delle dita disposte attraverso e intorno al conduttore ora sarà rivolta nella direzione delle linee magnetiche generate di forza come mostrato.,

Se la direzione dell’elettrone che scorre attraverso il conduttore è invertita, la mano sinistra dovrà essere posizionata sull’altro lato del conduttore con il pollice che punta nella nuova direzione del flusso di corrente dell’elettrone.

Anche come la corrente è invertita la direzione del campo magnetico prodotto intorno al conduttore sarà anche invertita perché come abbiamo detto in precedenza, la direzione del campo magnetico dipende dalla direzione del flusso di corrente.

Questa “Regola della mano sinistra” può anche essere utilizzata per determinare la direzione magnetica dei poli in una bobina elettromagnetica., Questa volta, le dita puntano nella direzione del flusso di elettroni da negativo a positivo mentre il pollice esteso indica la direzione del polo nord. C’è una variazione su questa regola chiamata “regola della mano destra” che si basa sul cosiddetto flusso di corrente convenzionale, (da positivo a negativo).

Considerare quando un singolo pezzo dritto di filo viene piegato sotto forma di un singolo anello come mostrato di seguito. Sebbene la corrente elettrica fluisca nella stessa direzione attraverso l’intera lunghezza del conduttore del filo, scorrerà in direzioni opposte attraverso la carta., Questo perché la corrente lascia la carta da un lato e entra nella carta dall’altro, quindi un campo in senso orario e un campo in senso antiorario vengono prodotti l’uno accanto all’altro sul foglio di carta.

Lo spazio risultante tra questi due conduttori diventa un campo magnetico “intensificato” con le linee di forza che si diffondono in modo tale da assumere la forma di un magnete a barre che genera un polo nord e sud distintivo nel punto di intersezione.,

Elettromagnetismo intorno a un Loop

La corrente che scorre attraverso i due conduttori paralleli del ciclo sono in direzioni opposte, come la corrente che passa attraverso il ciclo di uscite sinistra e ritorna sul lato destro. Ciò comporta che il campo magnetico attorno a ciascun conduttore all’interno del ciclo sia nella “STESSA” direzione l’uno con l’altro.,

Le linee di forza risultanti generate dalla corrente che scorre attraverso il ciclo si oppongono l’un l’altro nello spazio tra i due conduttori dove i due poli simili si incontrano deformando così le linee di forza attorno a ciascun conduttore come mostrato.

Tuttavia, la distorsione del flusso magnetico tra i due conduttori provoca un’intensità del campo magnetico alla giunzione centrale quando le linee di forza si avvicinano. L’interazione risultante tra i due campi simili produce una forza meccanica tra i due conduttori mentre cercano di respingere l’uno dall’altro., In una macchina elettrica questa repulsione di questi due campi magnetici produce movimento.

Tuttavia, poiché i conduttori non possono muoversi, i due campi magnetici si aiutano a vicenda generando un polo nord e un polo sud lungo questa linea di interazione. Ciò si traduce in un campo magnetico più forte nel mezzo tra i due conduttori. L’intensità del campo magnetico attorno al conduttore è proporzionale alla distanza dal conduttore e alla quantità di corrente che lo attraversa.,

Il campo magnetico generato attorno a una lunghezza diritta di filo che trasporta corrente è molto debole anche con una corrente elevata che lo attraversa. Tuttavia, se diversi anelli del filo sono avvolti insieme lungo lo stesso asse producendo una bobina di filo, il campo magnetico risultante diventerà ancora più concentrato e più forte di quello di un solo anello. Questo produce una bobina elettromagnetica più comunemente chiamata solenoide.

Quindi ogni lunghezza del filo ha l’effetto dell’elettromagnetismo attorno a sé quando una corrente elettrica scorre attraverso di essa., La direzione del campo magnetico dipende dalla direzione del flusso di corrente. Possiamo aumentare la forza del campo magnetico generato formando la lunghezza del filo in una bobina e vedremo questo effetto in modo più dettagliato nel prossimo tutorial.