MISURIAMO LA PERMEABILITA' MAGNETICA DI UN MATERIALE.

MISURA DELLA PERMEABILITA' MAGNETICA DI UN MATERIALE

Prima di parlare della misura cerchiamo di capire il significato della grandezza fisica 'permeabilità'.

Immaginiamo quindi d'introdurre  un  cilindro di ferro  all'interno di un campo magnetico uniforme.

Il ferro si  magnetizzerà  per  'induzione'. Sulla sua base affacciata al  polo Nord, nascerà un polo Sud e un polo Nord sull'altra.

Il campo generato dal ferro magnetizzato,  si sovrappone,  (sommandosi  vettorialmente)  con  quello  preesistente  (che  abbiamo  voluto supporre uniforme).

Non dovrebbe essere difficile capire che, dove  i due campi risultano di verso opposto, il campo totale risulterà indebolito e dove hanno lo stesso segno, rinforzato.

Quindi  all'esterno  della  superficie  laterale  del cilindro  il  campo  magnetico   risulterà   indebolito, mentre risulterà  rinforzato  all'interno del  cilindro  di  ferro  e  nelle zone  affacciate  alle due basi del cilindro (dette traferri).

Ecco perché  si  dice che il ferro, le sostanze ferromagnetiche ed alcune leghe particolari, tendono a concentrare  nel  loro  interno  le linee di forza  del campo magnetico  nel  quale  si trovano immerse, rinforzandolo dove interessa (nei traferri).

Si dice che il ferro e le sostanze ferromagnetiche hanno  un'alta 'permeabilità magnetica', perché si  lasciano 'permeare' cioè attraversare, meglio dell'aria, dalle linee di forza del campo magnetico.

Dopo questa premessa passiamo alla misura di permeabilità.

Lo scopo di questa esercitazione è la misura della permeabilità magnetica assoluta  del  materiale ferromagnetico del  nucleo  sul quale sono strettamente avvolte due bobine,  (la più lunga di poche spire  e quella più corta di molte).
La lunghezza della bobina più lunga dev'essere almeno 10 volte maggiore del  diametro  per poterla considerare  solenoide  indefinito,  per cui al suo interno B1 = B2 = µ _* N_{1 *} i1  /  L  essendo  L  la lunghezza  del  solenoide e ' µ ' la permeabilità assoluta del nucleo ferromagnetico.

Indichiamo con R₂ la resistenza elettrica somma di quella delle N₂ spire della bobina e del galvanometro balistico e con S l'area (media) di una spira.

Aprendo il tasto t, interrompiamo la corrente elettrica (primaria) che attraversa il solenoide.
La variazione del flusso concatenato con le N₂ spire della bobina, vi genera una  f.e.m. indotta, che  produrrà  un impulso di corrente nel galvanometro balistico.

(Per essere balistico il suo periodo di oscillazione dev'essere molto maggiore della durata dell'impulso di corrente (come un pugile peso massimo che riceve un pugno tremendo, l'incassa e cade .... dopo. Rivedere il Post sulla misura di B).

Dalla misura della  sua  deviazione massima, se  è  nota la costante balistica, si  dedurrà  il  valore della carica totale  Q₂  che lo ha attraversato.
|f.e.m. | =  d∅ /dt =  N_2 * B_2 * S / dt ;   |f.e.m.| _* dt = i_{2 *} R_2 *  dt  essendo : i_{2 *} dt = Q₂ ,
Segue che R_2*Q₂ = N_2*B_2*S   (e sapendo che : B₂ = B₁ =  µ _* N_1 * i₁ / L  ,  si puo ricavare 

 Ecco i risultati di una nostra vecchia misura :

  N₁ = 100 , L₁ = 0.4  (m) , S = 0.001 (m²) , i₁ = 1 (A) , N₂ = 1000 , R₂ = 20 (Ω) ,   k = 0.002 C / div , nMax. = 10

  Risultato : µ = 1.6*10^-3  (Henry/m) , µ (relativo) = 1270

N.B. cercare di non confondere i1 con i2 (che è la corrente indotta)

Come  abbiamo  detto    in    un'esercitazione  precedente,    il   valore   della  costante  balistica  

k  = Q_o / nMax  varia  al variare della resistenza totale del circuito di cui il galvanometro fa parte e dato che usiamo la carica di un condensatore di capacità nota,  la cui resistenza elettrica (in corrente continua) è grandissima, (teoricamente infinita, se l'isolante del condensatore fosse perfetto), al  momento dell'apertura del tasto t  si aprirà il circuito del galvanometro balistico.

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