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Elettrotecnica

Tensione indotta in un conduttore

fig 3.1.4

Fig 1.4 - Tensione indotta in un conduttore mobile immerso in un campo magnetico

Consideriamo la disposizione sperimentale di fig. 1.4 a), dove il conduttore mobile di lunghezza l è percorso dalla corrente I ed è immerso in un campo magnetico uniforme B perpendicolare al foglio e di verso entrante (simboleggiato dai segni + + + che rappresentano i vettori entranti perpendicolarmente nel foglio).

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Costante Elettromeccanica

La circostanza per cui un conduttore, percorso da corrente ed immerso in un campo magnetico, dà origine ad una azione meccanica, è di fondamentale importanza in elettrotecnica, poiché consente la generazione di energia meccanica proveniente da energia elettrica e quindi la realizzazione dei motori elettrici.

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Campo magnetico - Definizione del vettore induzione magnetica

Oltre alle interazioni gravitazionali ed elettriche, esiste in natura una terza categoria di interazioni, quella delle interazioni magnetiche. Esse si manifestano su materiali specifici (ferro, cobalto, nichel e loro composti), e sono perciò nettamente distinte dalle azioni gravitazionali che si esercitano invece su tutti i materiali.

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Scambi di energia durante la carica e la scarica del condensatore

 

fig2.3.10

Fig 3.10 - Transitorio con condensatore inizialmente carico alla tensione V0 

Nell' articolo Energia Immagazzinata nel Condensatore è stata analizzata la carica del condensatore realizzata da un generatore di corrente; in quel caso l’energia immagazzinata dal condensatore risultava 

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Caso generale di carica del condensatore

fig2.3.10

Fig 3.10 - Transitorio con condensatore inizialmente carico alla tensione V0

 

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Carica del condensatore per mezzo di un generatore reale

fig2.3.9

Fig 3.9 - Carica di un condensatore attraverso un generatore reale. a)  Schema elettico; b) Andamento della tensione; c) Andamento della corrente

 

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Curve Esponenziali

I prossimi articoli tratteranno i fenomeni transitori nei circuiti capacitivi. Durante i transitori, le tensioni e le correnti evolvono nel tempo secondo una curva matematica detta esponenziale. Questa curva è di fondamentale importanza in elettrotecnica ed in numerosissimi altri fenomeni naturali e merita quindi uno spazio dedicato al suo approfondimento. Per nostra fortuna l'esponenziale gode di numerose proprietà molto semplici, che ci permetteranno di trattarla con disinvoltura. 

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Forza di attrazione fra le armature di un condensatore

Un condensatore carico è isolato come in fig. 2.6. Fra le due armature si manifesta una forza di attrazione che ci proponiamo di calcolare.

fig2.2.6

Fig 2.6 - Forza di attrazione fra le armature di un condensatore

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Rigidità Dielettrica

Un condensatore, oltre che dalla capacità è caratterizzato da una tensione di lavoro, cioè dalla massima tensione Vmax, applicabile tra le sue armature oltre la quale l’isolante perde le sue caratteristiche trasformandosi istantaneamente in conduttore.

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Moto di un elettrone in direzione trasversale al campo elettrico

Il dispositivo illustrato in fig. 1.19 è simile al precedente, ma questa volta l’elettrone entra tra le piastre con velocità v1, perpendicolare alla direzione del campo.
Per effetto del campo elettrico K Pelettrone risulta soggetto ad una forza perpendicolare a v1, che gli imprime una accelerazione trasversale. Quando l’elettrone esce dal campo elettrico, dopo aver percorso la distanza I, ha acquistato una componente di velocità vt ortogonale a v1; la velocité complessiva v2 risulta

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Principio di continuità

Immaginiamo una rete elettrica a regime ovvero una rete in cui tutte le tensioni e le correnti hanno valore costante nel tempo.

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Energia immagazzinata nel condensatore

fig2.2.5

Fig 2.5 - Carica del condensatore per mezzo del generatore di corrente ed energia immagazinata

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Dielettrico

Le armature dei condensatori visti finora sono separate da uno spazio vuoto o da uno strato d’aria, e nel calcolo della loro capacità interviene il valore di ε0. Normalmente, però, tra le armature viene interposto del materiale isolante, detto dielettrico, che migliora nettamente le prestazioni del condensatore.

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Moto di un elettrone in direzione parallela al campo elettrico

La fig. 1.18 rappresenta un campo elettrico uniforme ottenuto fra due piastre cariche, piane e parallele, poste alla distanza s. Fra le due piastre esiste la differenza di potenziale ΔV, ed il campo all’interno vale: K = ΔV/s; i due fori praticati nelle piastre non alterano in maniera apprezzabile la geometria del campo.

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Collegamenti fra condensatori

I condensatori, come tutti gli altri bipoli, possono essere collegati tra di loro per formare reti complesse; anche per essi vale il concetto di bipolo equivalente.

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Carica del condensatore per mezzo del generatore di corrente

Analizziamo il circuito di fig. 2.5 a) nella quale il condensatore, inizialmente scarico, è collegato ad un generatore di corrente costante I. Dopo il generico tempo t la carica erogata dal generatore ed immagazzinata dal condensatore vale

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Capacità - Condensatore

Consideriamo la lamina carica di fig. 2.1 avente superficie S e carica Q. È già noto dall'articolo «Configurazione di campi elettrici complessi»  che il campo in prossimità di essa è uniforme e che la sua intensità è data dall’espressione

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Presenza di un conduttore all'interno di un campo elettrico

Introduciamo un corpo di materiale conduttore all’interno di un campo elettrico, in una posizione qualsiasi, come in fig. 1.14. Le cariche libere presenti si spostano all’interno del conduttore per effetto del campo elettrico, determinando una nuova configurazione di cariche, che modifica a sua volta la geometria del campo.

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