L'induzione elettromagnetica

La scoperta rivoluzionaria di questo fenomeno è di Michael Faraday (1791-1867),

Il grandissimo chimico e fisico inglese si chiese:
se una corrente genera un campo magnetico,
allora, reciprocamente, un campo magneticopuò generare una corrente?

(Cliccare sulla foto per vedere l'esperimento...)
muovendo una calamita vicino ad un filo si genera una forza
elettromotrice proporzionale all'induzione del campo
magnetico, alla "superficie" del campo tagliata dal filo
ed alla velocità del movimento.
Quindi è la variazione del campo magnetico, e non il solo
campo magnetico a generare una corrente in un conduttore!

La "Legge dell'Induzione" di Faraday fornisce la Forza Elettromotrice f
generata ai capi di un conduttore quando questo "vede" una velocità
di variazione del flusso dF/dt:
f = - dF/dt

Il segno meno è importante. Esso esprime la "Legge di Lenz": il segno
della forza elettromotrice indotta è tale da creare una corrente
che ha un verso tale che il flusso magnetico da essa creato,
attraverso la superficie limitata dal circuito, tende a diminuire la
variazione di flusso magnetico che ha dato origine a tale corrente.
In altre parole, tale corrente crea un campo magnetico
che si oppone a quello che l'ha generato.

Il fenomeno dell'induzione è di importanza fondamentale.
Esso è alla base di tutti i sistemi industriali di generazione di energia elettrica.

Qui possiamo vedere in azione la legge di Induzione e la legge di Lenz
L'oggetto nero al centro è un avvolgimento di molte spire su nucleo di ferro: un induttore.

(Per vedere ciò che succede cliccare sulla foto)

La variazione della corrente genera un campo magnetico che a sua volta induce
nello stesso circuito una corrente che si oppone alla variazione che l'ha generata.
Così la corrente totale, somma delle due, durante la variazione del flusso
tende ad annullarsi. Questo è il fenomeno dell'autoinduzione.
In concreto, un induttore si oppone alle brusche variazioni di corrente.

Il campo magnetico proprio della corrente nel circuito crea un flusso magnetico F attraverso la superficie S limitata dal
circuito medesimo che è facile immaginare proporzionale alla corrente stessa:

Il coefficiente L si chiama coefficiente di autoinduzione,
o induttanza del circuito, e si misura in Henry, in onore di
Joseph Henry (1797-1878), scienziato americano
allievo di Franklin e di Gibbs,

Ora vediamo un'altra conseguenza dell'autoinduzione.

(Per vedere ciò che succede cliccare sulla foto)
Per mantenere la corrente di autoinduzione nel circuito (auto)induttivo,
il circuito stesso genera ai suoi capi una tensione molto più alta
della tensione di alimentazione, che in questo caso è di 25 V.
Questo è il fenomeno importantissimo della generazione delle extratensioni,
alla base di tutti i dispositivi che generano per via induttiva
tensioni molto più alte di quelle di partenza, come nelle bobine
di accensione delle automobili, nei rocchetti di Rumkhorff, negli
alimentatori ad alta tensione per i tubi catodici dei televisori, dei monitor ecc.
Poiché F = L ^.I, è facile dedurre il valore della forza
elettromotrice E autoindotta nel circuito quando la corrente varia:

che può essere enorme se la variazione della corrente
avviene in un tempo molto piccolo.