Elettromagnetismo

La dinamo: descrizione e spiegazione del funzionamento

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La dinamo è l’esempio più lampante di quanto le scoperte e gli studi svolti nel campo dell’elettromagnetismo possano risultare utili nell’agevolare la nostra vita quotidiana.

La dinamo (e il suo gemello alternatore) è un dispositivo fisico in grado di trasformare energia meccanica in energia elettrica. La legge su cui si basa il funzionamento di tale strumento è la legge di induzione elettromagnetica o legge di Faraday-Lenz, la quale afferma quanto segue. Se un circuito elettrico viene attraversato da un flusso magnetico $\Phi(\vec{B})$ il quale varia nel tempo, in tale circuito si genera una differenza di potenziale $\Delta V $ pari al rapporto tra la variazione del flusso magnetico $\Delta \Phi(\vec{B})$ e la durata dell’intervallo di tempo $\Delta t$ in cui tale variazione è avvenuta: $$ \Delta V = \frac{\Delta \Phi(\vec{B})}{\Delta t} $$Se la differenza di potenziale è applicata ad un circuito, in esso si genera una corrente in accordo con le leggi di Ohm. In questa lezione facciamo l’autopsia di una dinamo da bicicletta, la quale trasforma l’energia meccanica generata dal nostro pedalare in differenza di potenziale in grado di alimentare una lampadina.

Come si vede in video, la dinamo, o meglio l’alternatore, è costituito principalmente da due parti:

  1. Un magnete di forma cilindrica, libero di ruotare attorno al proprio asse
  2. Una bobina di filo di rame, avvolta attorno al cilindro magnetico.

Il magnete viene messo in contatto fisico con la ruota della bicicletta, e dunque messo in rotazione. Ruotando, i poli $\text{N}$ ed $\text{S}$ del magnete fanno variare il flusso del campo magnetico attraverso la bobina, generando per l’appunto una corrente elettrica. La corrente generata in questo modo varia anch’essa nel tempo, e quindi si parla di corrente alternata: si tratta di un argomento più complesso rispetto alla corrente continua, che non tratteremo in questo corso. La dinamo di una bicicletta quindi non è propriamente una dinamo, che genera corrente continua, ma un alternatore, che genera corrente alternata.

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