Nel circuito magnetico di fig. 4.14 il flusso si suddivide nei due tronchi in parallelo, indicati con 1 e 2, dei quali sono note le caratteristiche, riportate nelle figure a) e b). Il tronco 2 è composto a sua volta da più parti in serie, e ne viene data la caratteristica totale, la quale, a causa dell’ampio traferro, presenta un ginocchio poco pronunciato.
Forze meccaniche fra correnti
Caratteristica dei circuiti magnetici in serie
Raramente un circuito magnetico è omogeneo come quello visto al paragrafo precedente; molto più spesso i circuiti magnetici sono composti da più tronchi diversi nelle dimensioni e nei materiali di cui sono costituiti.
Calcolo dei circuiti magnetici
Prendiamo ancora in esame il circuito magnetico toroidale omogeneo illustrato in fig. 4.2 illustrato nell’articolo caratteristica di magnetizzazione; il materiale che ne costituisce il nucleo presenta la caratteristica H-B riportata in fig. 4.10 a).
Diversi tipi di materiali magnetici
I diversi materiali presentano cicli di isteresi differenti, ma sempre chiusi e simmetrici se si adottano valori simmetrici di Hmax; in particolare (fig. 4.5) si distinguono materiali magnetici dolci (a) caratterizzati da cicli stretti: il valore di Br può essere elevato, ma il valore di Hc, è sempre molto basso ed il materiale si smagnetizza facilmente; tali sono i metalli ferromagnetici puri (ferro con basso tenore di carbonio, nichel, cobalto), alcune leghe appositamente realizzate (ad esempio mumetal, permalloy) e le ferriti dolci (ossidi di metalli ferromagnetici).
Caratteristica di magnetizzazione
Il valore di μ nei materiali magnetici non è costante, ma varia in funzione del livello di induzione B a cui si trova il materiale. La caratteristica B-H non è perciò lineare.
Materiali ferromagnetici
Consideriamo il solenoide di fig. 4.1, curvato in modo da formare un anello o toro; la lunghezza l del solenoide viene a coincidere con la lunghezza dell’asse indicato in figura con tratto e punto. Abbiamo già visto nell’articolo Solenoide che l’induzione all’esterno è praticamente nulla, mentre all’interno del solenoide vale:
Calcolo dell’induttanza di un solenoide
Consideriamo un solenoide avente lunghezza l, diametro d piccolo rispetto a l, e numero di spire N. La sua sezione trasversale ha area S data dall’espressione
Energia immagazinata nel campo magnetico
Il circuito di fig. 3.13 a), di resistenza trascurabile, ha induttanza L (qualsiasi circuito presenta sempre un certo valore di induttanza, poiché la corrente genera sempre un campo magnetico).
Autoinduttanza
Un circuito chiuso percorso da corrente genera un campo magnetico; variazioni di corrente producono variazioni di flusso che possono indurre tensioni in altri circuiti, ma soprattutto inducono tensione nel circuito stesso.
Tensione indotta in una bobina senza movimento meccanico – Mutua induttanza
Negli articoli precedenti sono state considerate variazioni di flusso concatenato dovute a variazioni della geometria della spira, oppure a movimenti relativi fra bobine e campi magnetici.
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