L’alternatore: una bobina che gira in un campo magnetico
Un alternatore trasforma la rotazione in energia elettrica. Una bobina fatta girare in un campo magnetico uniforme vede cambiare continuamente il flusso che la attraversa: massimo quando è perpendicolare al campo, nullo quando è parallela. La forza elettromotrice indotta è sinusoidale, con la stessa frequenza della rotazione: è la corrente alternata.
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ε = N B A ω sin(ω t), εmax = N B A ω
L’angolo fra la bobina e il campo cresce uniformemente, θ = ω t, e il flusso vale N B A cos θ. La sua rapidità di variazione è ε = N B A ω sin(ω t): la tensione è massima quando il flusso passa per zero (la bobina è parallela al campo) ed è nulla quando il flusso è massimo.
Nelle centrali gli alternatori girano 50 volte al secondo (3000 giri al minuto): la tensione di casa è sinusoidale a 50 Hz. Qui la bobina ha l’area di 100 cm²; con 100 spire, 0,2 T e 50 giri al secondo dà un picco di 63 V.
La tensione efficace è εmax / √2: è quella che produce nello stesso resistore lo stesso calore di una tensione continua. I 230 V di casa sono efficaci: il picco è 325 V. Quando la rotazione è troppo veloce per essere vista, il disegno la rallenta.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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