L' induzione elettromagnetica è un fenomeno fisico che porta al verificarsi di una forza elettromotrice in un conduttore elettrico soggetto a flussi di campo magnetico variabile. Questa forza elettromotrice può generare una corrente elettrica nel conduttore.
Questo fenomeno è di fondamentale importanza pratica. Viene utilizzato in particolare in generatori e trasformatori elettrici , bobine o anche piastre a induzione grazie alle correnti parassite .
Questo fenomeno ha origine dalla forza di Lorentz , applicata agli elettroni liberi nel conduttore elettrico:
o :
è la carica della particella (espressa in coulomb ), il campo elettrico ( volt per metro ), la velocità della particella ( metri al secondo ), e induzione magnetica ( tesla ).Queste quantità sono tutte misurate nello stesso sistema di riferimento galileiano nel punto in cui si trova la particella. La nozione di quadro di riferimento è qui molto importante perché a seconda del quadro di riferimento in cui ci si colloca, ci sono due modi per interpretare lo stesso fenomeno. In questi due punti di vista, ciò è modellato dalla legge di Lenz-Faraday , ovvero una delle quattro equazioni di Maxwell .
Consideriamo un conduttore elettrico posto in un campo magnetico. A seconda del quadro di riferimento del lavoro prescelto, è possibile evidenziare due casi particolari del fenomeno dell'induzione:
Esistono due forme, integrale e locale, che sono equivalenti.
La legge di Ohm è scritta localmente:
dove è la conducibilità elettrica del conduttore, è la densità di volume della corrente elettrica . In assenza di un generatore elettrochimico (che crea un gradiente di potenziale ), solo i fenomeni di induzione possono spiegare la nascita della corrente, tramite il campo elettromotrice
.La forma integrale, o legge di Faraday, è la seguente: un circuito sottoposto ad un flusso magnetico variabile (risultante da un campo magnetico variabile B ) subisce una forza elettromotrice : (in volt) orientata secondo una convenzione generatore come:
dov'è il flusso di B attraverso il circuito.
In uno schema elettrico, questa forza elettromotrice è sempre indicata dalla freccia con la convenzione del generatore. Pertanto, quando si utilizza la convenzione del ricevitore, la tensione ai terminali di questo circuito è uguale alla somma delle cadute di tensione legate alla corrente che lo attraversa, sottratte a questa forza elettromotrice.
In modalità corrente continua, possiamo quindi scrivere quella che viene chiamata legge di Ohm generalizzata:
dov'è la resistenza elettrica del conduttore.
Parliamo di autoinduzione quando la sorgente del campo magnetico all'origine di una forza elettromotrice in un circuito è la corrente elettrica che scorre attraverso questo stesso circuito. Il campo magnetico fornisce feedback sui cambiamenti di corrente nel circuito a se stessi.
L'autoinduzione è la notevole proprietà elettromagnetica che ha un conduttore attraversato da una corrente elettrica , di opporsi a variazioni della stessa.
Infatti, un conduttore attraversato da una corrente elettrica genera un campo magnetico (cfr. Legge di Biot e Savart ). La legge di Lenz-Faraday descrive il seguente fenomeno: quando il flusso del campo magnetico attraversa un circuito conduttore varia nel tempo, compare in questo circuito una tensione chiamata forza elettromotrice . La forza elettromotrice (spesso abbreviata fem) così creata è orientata in modo da generare correnti contrarie alla variazione del flusso:
Ogni variazione della corrente produce una variazione di questo campo indotto , che ha l'effetto di produrre una tensione che si oppone alla variazione del campo quindi che si oppone alla variazione della corrente:
dove è chiamato coefficiente di autoinduttanza del circuito o induttanza propria del circuito. Dipende solo dalla configurazione geometrica del circuito, ed è sempre strettamente positivo.
Possiamo citare:
L'induzione elettromagnetica entra in gioco in molte macchine elettriche .