la legge fondamentale dell'elettricità

Nel mondo dell'elettricità esistono diverse leggi fondamentali dell'elettricità, vale a dire:

• Legge di Faraday
• Legge Ampere-Biot-Savart
• Legge di Lenz
• Principi di conversione elettromeccanica dell'energia

Tutte le leggi di cui sopra, insieme alla legge di conservazione dell'energia, spiegheranno i principi di funzionamento di base di una macchina elettrica dinamica.

1. Legge di Faraday

Michael Faraday (1791-1867), un geniale scienziato inglese affermò che:

1. Se un conduttore taglia linee di forza da un campo magnetico costante (flusso), il conduttore causerà una tensione indotta. 2. Le variazioni nel flusso del campo magnetico in un circuito conduttore causeranno una tensione indotta nel circuito.

Entrambe le sue affermazioni sopra sono le leggi fondamentali dell'elettricità che spiegano il fenomeno dell'induzione elettromagnetica e la relazione tra i cambiamenti di flusso e la tensione indotta generata in un circuito, l'applicazione di questa legge è nei generatori. La figura 1 spiegherà questo fenomeno.

Figura 1. Legge di Faraday, induzione elettromagnetica.

2. Legge Ampere-Biot-Savart

3 scienziati geniali dalla Francia, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean Baptista Biot (1774-1862) e Victor Savart (1803-1862) hanno affermato che:

"La forza sarà generata da una corrente elettrica che scorre in un conduttore che si trova tra i campi magnetici"

Questo è anche l'opposto della legge di Faraday, in cui Faraday prevede che una tensione indotta sorgerà in un conduttore in movimento e taglierà il campo magnetico. Questa legge è applicata alle macchine elettriche e la Figura 2 spiegherà questo fenomeno.

Figura 2. Legge di Ampere-Biot-Savart, forza di induzione elettromagnetica.

3. Legge di Lenz

Nel 1835 uno scienziato geniale nato in Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) affermò che:

"Le correnti e le forze indotte elettromagnetiche cercheranno sempre di annullarsi a vicenda (forze di azione e reazione)"

Ad esempio, se a un conduttore viene data una forza per ruotare e tagliare linee di forza magnetica, il conduttore genererà una tensione indotta (legge di Faraday). Quindi se le estremità dei conduttori sono collegate tra loro, la corrente indotta scorrerà e questa corrente indotta produrrà una forza sul conduttore (legge ampere-biot-savart). Ciò che Lenz rivelerà è che la forza prodotta è nella direzione opposta alla direzione del movimento del conduttore, in modo che si annullino a vicenda.

La legge di Lenz spiega il principio di funzionamento delle macchine elettriche dinamiche (macchine elettriche rotanti), ovvero generatori e motori.

Figura 3 Legge di Lenz - forza di azione e reazione.

4. Conversione elettromeccanica dell'energia

Le tre leggi fondamentali dell'elettricità di cui sopra si verificano nel processo di lavoro di una macchina elettrica e questo è il principio di base della conversione dell'energia. In generale, si afferma l'elettromeccanica di una macchina elettrica dinamica:

"Tutta l'energia elettrica e l'energia meccanica fluiscono nella macchina, e solo una piccola parte dell'energia elettrica e dell'energia meccanica che esce dalla macchina (viene sprecata) o viene immagazzinata nella macchina stessa, mentre l'energia viene sprecata sotto forma di calore"

Mentre la prima legge sul risparmio energetico afferma che:

"L'energia non può essere creata, ma può cambiare forma da una forma di energia a un'altra".

L'applicazione dei 4 principi di funzionamento di base delle macchine elettriche dinamiche e della legge di conservazione dell'energia è descritta come segue:

Figura 4. Principi di conversione elettromeccanica dell'energia.

Un segno positivo (+) indica energia in arrivo, mentre un segno negativo (-) indica energia in uscita. Il calore generato da una macchina che sta elaborando è sempre in segno negativo (-).

Per quanto riguarda l'energia immagazzinata, un segno positivo (+) indica un aumento dell'energia immagazzinata, mentre un segno negativo (-) indica una diminuzione dell'energia immagazzinata.

L'equilibrio delle forme energetiche sopra dipende dall'efficienza del motore e del sistema di raffreddamento.