Elettricità e magnetismo
Elettricità e magnetismo sono proprietà della materia collegate tra loro. Nel 1820 lo scienziato danese Hans Christian Ørsted scoprì che una corrente elettrica genera un campo magnetico.
Per questo motivo si parla di elettromagnetismo. L’Elettromagnetismo è un fenomeno alla base del funzionamento delle macchine elettriche (cioè di generatori, trasformatori, motori elettrici).
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ELETTROMAGNETISMO tencologiaduepuntozero schema
Simulazioni PhET
Laboratorio elettromagetico di Faraday
Esercizi interattivi
Approfondimento: Michael Faraday
Elettromagnetismo e induzione elettromagnetica
Introduzione
Dopo aver studiato il magnetismo, possiamo fare un passo avanti: scoprire che esiste un legame stretto tra elettricità e magnetismo.
Questo legame prende il nome di elettromagnetismo ed è alla base di molte tecnologie che utilizziamo ogni giorno, dalla produzione di energia elettrica al funzionamento dei motori.
Dalla corrente al magnetismo
Nel 1820 lo scienziato Ørsted scoprì che una corrente elettrica è in grado di generare un campo magnetico.
Quando un filo è attraversato da corrente, attorno al filo si crea un campo magnetico: il filo si comporta come una calamita.
Inoltre se il filo viene avvolto a spirale, formando una bobina, l’effetto magnetico diventa più evidente: una bobina percorsa da corrente si comporta come un magnete più “forte”
L’elettromagnete
Inserendo al suo interno un nucleo di ferro si intensifica ulteriormente l’effetto.
Una bobina che contenga al suo interno un nucleo di ferro è detta elettromagnete: è un magnete temporaneo, che funziona solo quando passa corrente.
Le sue caratteristiche principali sono:
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può essere acceso e spento
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la sua intensità può essere regolata
Gli elettromagneti sono utilizzati in molti dispositivi tecnologici, come generatori a induzione, motori elettrici, trasformatori.
Dall’elettricità al movimento: il motore elettrico
L’interazione tra corrente elettrica e campo magnetico permette di produrre movimento.
Nel motore elettrico:
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la corrente genera un campo magnetico
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questo campo interagisce con altri magneti
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si produce una forza che mette in rotazione un asse
👉 In questo modo l’energia elettrica viene trasformata in energia meccanica.
L’induzione elettromagnetica
Finora abbiamo visto che la corrente elettrica può generare magnetismo. Ma è possibile anche il contrario.
L’induzione elettromagnetica è il fenomeno per cui un campo magnetico variabile genera corrente elettrica.
Questo accade quando:
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un magnete si muove vicino a una bobina inserita in un circuito (anche se non è presente un generatore)
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oppure la bobina si muove in un campo magnetico
È importante ricordare che la corrente nella bobina si genera solo se il campo magnetico cambia nel tempo.
Simulazione: la legge di Faraday
Prova il simulatore interattivo:
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_it.html
Muovi il magnete avanti e indietro dentro la bobina e osserva la lampadina.
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Quando il magnete si muove, la lampadina si accende
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Quando il magnete è fermo, la lampadina resta spenta
👉 Questo dimostra che la corrente elettrica nasce solo quando il campo magnetico varia.
Prova a rispondere:
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La lampadina si accende se il magnete è fermo?
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Cosa succede se muovi il magnete più velocemente?
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Cambia qualcosa se inverti i poli del magnete?
La produzione di energia elettrica
L’induzione elettromagnetica è il principio su cui si basa la produzione di energia elettrica.
Nei generatori elettrici, il movimento viene trasformato in elettricità.
La dinamo
La dinamo trasforma il movimento in energia elettrica. Un esempio semplice è la dinamo della bicicletta.
L’alternatore
L’alternatore funziona in modo simile, ma produce corrente alternata ed è utilizzato nelle centrali elettriche.
In entrambi i casi:
👉 il movimento genera corrente elettrica grazie all’induzione elettromagnetica
Simulazione: il generatore elettrico
Osserva come si produce energia elettrica:
https://phet.colorado.edu/sims/html/generator/latest/generator_en.html
Nel simulatore:
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l’acqua mette in movimento una ruota
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la ruota fa ruotare un magnete
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il movimento del magnete genera corrente
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la lampadina si accende
👉 Più veloce è il movimento, maggiore è la corrente prodotta.
Prova a osservare:
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Cosa succede se aumenti la velocità dell’acqua?
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La lampadina si accende se la ruota è ferma?
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Qual è la forma di energia iniziale?
Questo è lo stesso principio utilizzato nelle centrali elettriche: acqua, vento o vapore fanno ruotare una turbina collegata a un generatore.
Schema riassuntivo
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Corrente elettrica → campo magnetico → elettromagnete
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Campo magnetico variabile → corrente elettrica → induzione elettromagnetica
Applicazioni:
-
motore elettrico (elettricità → movimento)
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dinamo e alternatore (movimento → elettricità)
Conclusione
L’elettromagnetismo dimostra che elettricità e magnetismo sono strettamente collegati.
Grazie a questi fenomeni è possibile:
-
produrre energia elettrica
-
trasformarla in movimento
-
far funzionare numerosi dispositivi tecnologici
Comprendere questi principi significa capire come funziona una parte fondamentale del mondo tecnologico che ci circonda.
tratto da: scienzeinclasse.eniscuola.net
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