Hey, ti va un po’ di induzione elettromagnetica io e te? Prima parte

L’induzione elettromagnetica è un fenomeno scoperto nel 1831 dal fisico inglese Michael Faraday, che si verifica quando il flusso del campo magnetico attraverso la superficie delimitata da un circuito elettrico è variabile nel tempo. Questa legge, che prende il nome di legge di Faraday-Neumann o legge di Faraday-Henry, impone che nel circuito si generi una forza elettromotrice indotta pari all’opposto della variazione temporale del flusso. Assieme alla legge di Ampère-Maxwell, correla i fenomeni elettrici con quelli magnetici nel caso non stazionario: insieme costituiscono la base dell’elettromagnetismo. Data l’enorme importanza della legge di Faraday, essa è alla base del funzionamento di tantissimi apparecchi elettrici: in questo viaggio scopriremo insieme in maniera semplice come senza l’induzione elettromagnetica molte nostre abitudini non esisterebbero. In questa prima parte parliamo di chitarre elettriche e cottura ad induzione!

come funziona una chitarra elettrica?

A metà degli anni ’50, molti musicisti abbandonarono le chitarre acustiche per passare a quelle elettriche. In primis, il mitico Jimi Hendrix che si impose sulla scena internazionale vibrando il suo plettro sulle corde di una Fender Stratocaster.
Tale rivoluzione fu possibile grazie ad un’altra grande rivoluzione che si era realizzata oltre un secolo prima: la scoperta dell’induzione elettromagnetica.

In una chitarra elettrica, le oscillazioni delle corde metalliche sono captate da un microfono elettrico che invia i segnali ad un amplificatore e ad un gruppo di altoparlanti. Il filo che collega il microfono all’amplificatore è avvolto attorno a un piccolo magnete, dando origine ad una bobina. Tale magnete induce nella parte di corda metallica sovrastante un campo magnetico (con un polo nord e un polo sud). La figura seguente riproduce in maniera elementare il tutto.

Quando la corda viene fatta oscillare per produrre il suono, il suo moto relativo alle spire della bobina provoca una variazione del flusso del campo magnetico attraverso le stesse e, quindi, vi induce una corrente, secondo la legge di induzione di Faraday. Più precisamente, la corda oscilla avvicinandosi e allontanandosi dalla bobina e la corrente indotta cambia verso con la medesima frequenza delle oscillazioni della corda, inviando il segnale all’amplificatore e agli altoparlanti. Ad esempio, una Fender Stratocaster ha tre gruppi di sei microfoni elettrici, disposti in tre zone differenti della chitarra e un interruttore sul fondo che consente al musicista di selezionare il gruppo, o i gruppi, con cui inviare i segnali all’amplificatore, a seconda della frequenza.

come funziona la cottura ad induzione?

Il pick-up di una chitarra elettrica non è certo l’unica applicazione dell’induzione elettromagnetica. Se invece di una spira consideriamo un blocco di materiale conduttore soggetto ad un flusso di campo magnetico variabile nel tempo, al suo interno si generano correnti elettriche, dette correnti di Foucault, dal nome del fisico francese J.B.L. Foucault. Tali correnti scorrono in anelli chiusi e hanno come conseguenza la dissipazione di energia per effetto Joule: da qui il motivo per cui sono dette anche correnti parassite. Ci sono dispositivi che sfruttano tale effetto dissipativo per produrre calore come i fornelli a induzione. Un circuito elettrico disposto sotto il piano del fornello dà origine ad un campo magnetico variabile nel tempo, il quale induce correnti parassite all’interno del metallo della padella, che si riscalda cuocendo i cibi.
Il medesimo effetto può essere utilizzato per dissipare energia meccanica, come nel caso dei freni elettromagnetici.

La cottura ad induzione è una scoperta recente, ma pensate a quanto è importante la legge di Faraday per la musica; senza di essa le chitarre elettriche non sarebbero esistite, e insieme a loro tutti i primi storici gruppi rock. Solo in questi casi ci rendiamo conto di quanto la fisica sia importante! Nel prossimo viaggio parleremo di altri importanti apparecchi che sfruttano l’induzione elettromagnetica: il metal detector, il contagiri di un’automobile e la risonanza magnetica!