Solenoide: induttanza e campo magnetico

Solenoide, nulla centra con il sole ma centra con l’energia, in qualche modo, e possiamo capire meglio come. Detto in modo semplice, e a prima vista, non è altro che un tubo, ma per via di una bobina, assume dei poteri “magici” che la scienza sa spiegare.

Solenoide: cosa è

Dal greco σωλην (solen), ovvero “tubo, condotto, canale”, deriva la parola solenoide che è a tutti gli effetti una sorta di cilindro fatto con una bobina che a sua volta è composta da una serie di spire circolari poste molto vicine fra loro per formare una superficie che sembra continua, e tutte realizzate con un unico filo di materiale, conduttore.

Per parlare di solenoide è necessario controllare la lunghezza dell’avvolgimento di spire: se è minore di 10 volte il raggio della singola spira, si può parlare semplicemente di bobina e solo se questa lunghezza è invece maggiore di 10 volte il raggio, allora possiamo lecitamente definire ciò che abbiamo davanti un solenoide.

Solenoidi: induttanza

Essendo uno degli strumenti solitamente utilizzati come induttori, per studiare l’elettromagnetismo, quando si parla di solenoidi si cita anche l’induttanza che non è altro che la proprietà dei circuiti elettrici per cui la corrente che li attraversa induce una forza elettromotrice. 

Questa forza risulta proporzionale alla variazione del flusso magnetico concatenato dal circuito. Sono termini tecnici che chi ha sfogliato un libro di fisica forse ricorda ma che non sono certo di uso quotidiano. Senza troppo approfondire qui, possiamo però dire che l’induttanza è proporzionale alla sezione dei solenoidi e al quadrato del numero di spire.

Solenoide: campo magnetico

Quando la corrente elettrica passa nel filo si crea un campo magnetico, sia dentro sia fuori dal solenoide, direttamente proporzionale al numero totale delle spire, all’intensità di corrente ed inversamente proporzionale alla lunghezza del solenoide.

Se ci si allontana dal solenoide ci molto, il campo diventa nullo, se poi esso risulta molto lungo, questo inteso rispetto al diametro delle spire, possiamo approssimare il campo magnetico creatosi al suo interno, come parallelo al suo asse. Tornando all’induzione magnetica prima citata e legata al campo ora descritto, essa come vettore ha la stessa direzione dell’asse del solenoide e il verso è quello di una vite che ruota in senso orario.

Solenoidi: elettrovalvola

E’ il protagonista delle elettrovalvole che non sono altro che dei rubinetti che consente il passaggio di un fluido attraverso il varco, azionati in modo elettrico invece che meccanico o “umano”. Se vogliamo dare una occhiata alla più semplice elettrovalvola, vediamo che è costituita da una specie di membrana che può essere mossa in modo da far variare la pressione all’interno delle camere di un certo dispositivo.

In questo modo si ha la possibile fuoriuscita, o meno, del fluido. Questa membrana è un solenoide percorso da corrente e che riesce a spostare un meccanismo occludente. Ecco come l’elettrovalvola si chiude e si apre. Ne esistono sia con corrente continua che con corrente alternata.

Solenoide toroidale

Una delle tante tipologie è quella toroidale e si ha quindi il toroide, un anello di materiale ferromagnetico avvolto un solenoide che ha un raggio molto maggiore della sua larghezza. Quando agli estremi del filo

Applicando una differenza di potenziale agli estremi del filo, nel filo passerà una corrente che andrà a creare un campo magnetico all’interno del toroide mentre all’esterno non si sentirà nulla.  Per capire meglio questi meccanismi possiamo anche studiare l’isteresi.

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Pubblicato da Marta Abbà il 20 Aprile 2018