Presto, avete il tempo della sigla per indovinare
che cosa lega tra loro i treni e la mia cena
di stasera.
Ok, d'accordo, il tempo a disposizione non
era molto.
Peraltro la nuova sigla dura un paio di secondi
meno di quella vecchia.
A proposito: cosa ne pensate?
Vi piace?
Lasciatemi qua sotto un commento.
Io sono Marco, per gli amici il Cuso, e benvenuti
ad una nuova puntata de La Fisica che non
ti aspetti.
Oggi parliamo di correnti parassite, un fenomeno
che a dispetto del suo nome trova molte applicazioni
davvero interessanti e molto, molto utili.
Ma andiamo con ordine.
Nel 1824, Francois Arago scopre il fenomeno
dell'induzione magnetica, ossia la possibilità
di indurre una corrente elettrica in un conduttore
facendo variare un campo magnetico esterno
ad esso.
Nel 1834, Heinrich Lenz scopre che queste
correnti indotte hanno un andamento particolare
che vedremo più tardi.
Ma sarà Michael Faraday a formalizzare il
tutto.
Tant'è che ancora adesso si dice che le correnti
parassite nascano per effetto Faraday.
Ma esattamente, le correnti parassite cosa
sono?
Innanzitutto prendiamo un conduttore, ad esempio
un disco di metallo.
Poi dobbiamo applicare un campo magnetico
che sia perpendicolare alla superficie e lo
possiamo fare in almeno un paio di modi:
o usando una calamita, oppure usando un elettromagnete,
che poi non è nient'altro se non un filo
metallico avvolto su se stesso a formare una
specie di molla che tecnicamente si chiama
"solenoide".
Quando il solenoide è percorso da una corrente
elettrica genererà un campo magnetico che,
almeno al suo interno e in prossimità delle
sue estremità è parallelo al suo asse.
Ora non ci resta che variare il flusso di
campo magnetico attraverso la superficie e
anche questo possiamo farlo in un paio di
modi.
Se stiamo usando un elettromagnete, possiamo
semplicemente cambiare la corrente e questo
cambierà l'intensità del campo magnetico.
Oppure possiamo fare ruotare il conduttore
in modo che ogni punto della superficie, quando
si troverà in prossimità della zona interessata
dal campo magnetico, lo vedrà prima aumentare
fino ad un valore massimo e poi diminuire
di nuovo fino a zero.
A causa delle variazioni del campo magnetico
gli elettroni vanno a formare delle correnti
che si avvolgono intorno alle linee di forza
del campo magnetico stesso.
La causa principale è la forza di Lorentz,
una forza che agisce su tutte le particelle
cariche che si muovono in un campo magnetico
e che è perpendicolare contemporaneamente
sia al vettore velocità, sia al vettore campo
magnetico.
Quindi nel nostro caso, se il conduttore sta
ruotando la velocità è parallela alla tangente
al disco, il campo magnetico è perpendicolare
alla superficie e la forza sarà diretta come
il raggio del disco.
Poi, sarà diretta verso il centro del disco
o verso l'esterno a seconda che il punto sulla
superficie stia entrando nel campo magnetico
oppure uscendo.
Ah, bisogna anche ricordare che elettroni
e corrente viaggiano in versi opposti.
A causa del continuo cambiare direzione della
forza di Lorentz si capisce perché gli elettroni
cominciano a muoversi lungo una traiettoria
grossolanamente circolare intorno alle linee
del campo magnetico e queste sono proprio
le cosiddette correnti parassite o correnti
indotte.
La loro forma ha ispirato il termine inglese
per questo tipo di correnti: eddy currents.
Eddy infatti rappresenta quei vortici che
si formano per turbolenza nei liquidi e qui
vengono usati per analogia visto che l'andamento
è più o meno lo stesso.
Ma noi le chiamiamo correnti parassite e in
realtà c'è anche un buon motivo per farlo.
Ma la cosa più interessante di tutte è che
le due principali proprietà delle correnti
parassite noi abbiamo imparato ad usarle e
a sfruttarle a nostro vantaggio.
La prima proprietà, che è tipica di tutte
le correnti che attraversano un conduttore,
è la produzione di calore.
Quando un conduttore è percorso da una corrente
gli elettroni vanno periodicamente a sbattere
contro gli atomi del cristallo, cedendo loro
parte della loro energia cinetica.
Questa energia cinetica si dissipa sotto forma
di calore e la produzione di questo calore
prende il nome di effetto Joule.
L'effetto Joule è lo stesso su cui si basa
il funzionamento delle vecchie lampadine ad
incandescenza: il filamento di tungsteno è
percorso da una corrente; a causa di questa
corrente il filamento si scalda, diventa incandescente
ed emette luce.
Ma le correnti indotte vengono usate per un
altro scopo, vale a dire: cucinare.
Le piastre ad induzione non sono nient'altro
se non piccoli solenoidi montati sotto ciascuna
delle postazioni dei fornelli che entrano
in funzione solo quando una pentola viene
appoggiata sopra di essi.
C'è un circuito di sicurezza che li spegne
nel momento in cui la pentola viene tolta.
Questo solenoide è percorso da una corrente
alternata e quindi genera un campo magnetico
oscillante che induce nel fondo della pentola
delle correnti parassite, le quali vanno poi
a scaldare la pentola stessa.
Le piastre ad induzione sono un sistema che
da qualche anno sta prendendo sempre più
piede nelle cucine perché è molto più efficiente
rispetto ai più tradizionali fornelli a gas
o fornelli elettrici.
Primo, perché il calore viene indotto direttamente
nella pentola e non prodotto altrove (nella
fiamma o nella resistenza elettrica) e poi
trasferito per conduzione, ma indotto proprio
direttamente nella pentola.
Quindi già una maggiore efficienza.
Ma poi c'è anche il fatto che la piastra
ad induzione si spegne nel momento in cui
togliamo la pentola. Cioè funziona solo quando
serve.
E questo, per i fornelli a gas e per le resistenze
elettriche, è molto molto meno pratico da
realizzare.
Infine, siccome la piastra di vetro-ceramica
sostanzialmente non si scalda se non per il
contatto con la pentola, misurando la temperatura
della piastra noi conosciamo la temperatura
della pentola, ed è quindi molto molto più
facile controllare esattamente a che temperatura
stiamo cuocendo i cibi.
L'altro motivo per cui le correnti parassite
vengono chiamate in questo modo, ma vengono
chiamate anche correnti di Foucault perché
fu Foucault a scoprire questo effetto nel
1855, è il cosiddetto freno elettromagnetico.
Qui torniamo a quello cui avevamo accennato
all'inizio del video parlando di Lenz.
Lenz aveva scoperto che le correnti indotte
non girano in un senso casuale, ovviamente,
ma girano in modo tale da generare a loro
volta un campo magnetico contrario a quello
esterno.
Cioè, queste correnti fanno di tutto per
evitare che il campo magnetico esterno fluttui,
che il flusso di campo magnetico cambi.
Ma questo cosa comporta nel momento in cui
io ho un campo magnetico permanente e un conduttore
che ci gira in mezzo?
Molto semplice: questi campi magnetici indotti
generano una forza diretta in moto contrario
alla rotazione del disco.
In pratica cercano di frenare il disco.
E questi vengono impiegati regolarmente nei
treni e nelle metropolitane, ad esempio.
Bene ragazzi, questo video finisce qui.
Come al solito se vi è piaciuto mettete un
bel pollice in su.
Condividetelo con tutti i vostri amici chef
itineranti.
Noi ci vediamo al prossimo video e mi raccomando:
siate curiosi! La Fisica è là dove non ve
l'aspettate.
