Una corrente elettrica che scorre su un filo conduttore produce forza magnetomotrice (f.m.m) ,che induce un campo magnetico su di esso.
La f.m.m può assimilare la elettromotrice di un circuito elettrico, di conseguenza la presenza di una forza elettromotrice in un circuito genera corrente elettrica.
La grandezza del campo è definita dall’intensità del campo magnetico “H” che viene ricavato dalla seguente formula :
H= i/l
i=la corrente che scorre all’interno del filo
l= la lunghezza del circuito magnetico.
ESEMPIO
Dato un filo rettilineo percorso da una corrente di 5 A ,Qual’è la forza del campo magnetico a una distanza di 100 mm dal filo?
Poichè il campo indotto da un filo è rettilineo quindi è simmetrico , la lunghezza del percorso magnetico a una distanza r dal filo è dato dalla circonferenza del cerchio di raggio r.
Dunque se r =100 mm la circonferenza è uguale a 2 π r cioè =0,628 m.
Quindi
H= i/l = 5/0,628 =7.96 A/m
La direzione del campo magnetico è determinato dalla corrente nel filo,consideriamo un filo conduttore se i il verso della corrente è entrante allora si genera un campo magnetico in senso orario altrimenti si genera un campo magnetico in senso antiorario .
Il campo magnetico produce un flusso magnetico che scorre nella stessa direzione del campo.Il flusso magnetico è indicato con la lettera greca ϕ e l’unità di misura del flusso è il weber(wb)
L’intensità del flusso magnetico B è dato da
B=ϕ/A
L’unità di misura della densità del flusso magnetico è il tesla(T) che è pari a 1 Wb/m^2
La densità del flusso non dipende solo dall’intensità del campo magnetico ma anche dal tipo di materiale presente nello spazio circostante del circuito quindi ciò può essere calcolato dalla seguente formula :
B=μH
Dove μ è la permeabilità magnetica del materiale attraverso il quale passa il campo.
Spesso però la formula precedente viene trovata in questo modo:
B= μ0 *μr*H
μ0=è la permeabilità magnetica del vuoto ed è una costante con un valore di 4π*10 ^-7 H/m
μr= al rapporto tra densità del flusso magnetico prodotto nel materiale a quello nel prodotto vuoto, per la maggior parte dei materiali non ferromagnetici il valore di μr=1 e b=μ0*H
Quando un filo percorso da corrente forma una bobina come mostrato in figura,il campo magnetico è concentrato all’interno della bobina e aumenta man mano che si aggiungono nuovi avvolgimenti a essa.
La f.m.m è data dal prodotto della corrente I per il numero di spire della bobina N.
F= I N
Quindi l’intensità magnetica prodotto da una simile bobina è dato da
H= i N/ l
ESEMPIO
Una bobina è formata da un avvolgimento di 500 spire su un toroide di materiale non ferromagnetico , il quale ha una circonferenza media di 400 mm e una sezione di area pari a 300mm^2 . Se la corrente nella bobina è di 6 A, calcolare :
1)La forza magnetomotrice
2)l’intensità del campo magnetico all’interno della bobina
3)la densità di flusso nella bobina
4) il flusso totale
Soluzione
1)La forza magnetomotrice è data dal prodotto delle ampere-spire della bobina quindi:
F=I*N =6 *500 =3000 ampere-spire
2)L’intensità del campo magnetico è dato dalla f.m.m divisa la lunghezza del cammino magnetico, in questo caso è pari alla circonferenza media della bobina quindi:
H=I*N/l =3000/0,4=7500 A/m
3)Per un materiale non ferromagnetico B=μ0*H quindi
4π * 10^-7 *7500=9.42 mt
4) il flusso totale può essere ricavato dall’equazione fi=B*A
9.42*10^-3*300*10^-6=2,83 μWb