Elettromagnetismo - elettrodinamica - circuiti magnetici
Circuiti magnetici
Forze elettrodinamiche


La forza che muove l'ancora di un'elettrocalamita o che si origina in un qualsiasi circuito magnetico è di origine elettrodinamica, cioè è una forza prodotta dal campo magnetico, al pari delle forze elettrostatiche generate del campo elettrico. Essa è dovuta al fatto che in un qualsiasi dispositivo magnetico la forza elettrodinamica agisce nella direzione e verso per i quali aumenta il coefficiente di autoinduzione. Per portare un esempio concreto, nel caso di un solenoide rettilineo di lunghezza h, sezione S con N spire, dato che il coefficiente di autoinduzione ha espressione L = 2mNS/h (con m la permeabilità magnetica del mezzo), le forze magnetiche tendono:

Nel caso di un elettromagnete ad ancora, una volta stabilite le caratteristiche costruttive, l'aumento del coefficiente di autoinduzione è possibile solo attraverso l'avvicinamento dell'ancora al resto del circuito, in quanto vengono a sparire i due traferri del circuito magnetico formato dall'elettrocalamita e dalla sua ancora mobile.

La capacità o incapacità di un'elettrocalmita, per esempio a ferro di cavallo con ancora, di sollevare l'elemento mobile del circuito magnetico è determinata, a parità di peso dell'ancora, dalla forza magnetomotrice NI che agisce sul dispositivo. Ciò giustifica la presenza a volte di un elevato numero di spire (apparentemente inutili in quanto presente il confinamento magnetico che assicura la persistenza del campo magnetico entro il mezzo ferromegnetico). Infatti, poiché la forza elettrodinammica è legata ai parametri salienti del circuito magnetico (intensità I della corrente, numenro N di spire e geometria del circuito stesso, riassunte nella costant k) dalla relazione F = k(NI)2, è evidente che, a parità di forza F necessaria a sollevare magneticamente la parte mobile del circuito magnetico, si può impiegare un circuito elettrico composto da poche spire in cui circola una corrente d'intensità elevata oppure un circuito con tante spire a bassa intensità di corrente. Il risultato finale è chiaramente lo stesso, ma la seconda soluzione risulta più conveniente e meno pericolosa. Il filo conduttore degli avvolgimenti può avere sezione più piccola rispetto alla prima soluzione, minore è la dissipazione di energia per effetto Joule e la pila elettrochimica da accoppiare con lo strumento può essere non troppo potente quanto a intensità di corrente massima erogabile.