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Mostra Scientifica Interattiva
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SCHEDA
Energia di una bobina percorsa da corrente
(scarica su una lampadina)
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SCHEDA
The energy of a powered coil
(discharge over a small lamp)
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a cura di Armando
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Una bobina ed una lampadina hanno le terminazioni a comune (sono in parallelo):
tali terminazioni sono connesse a quelle di un alimentatore da 50 volts:
una direttamente, e l'altra passando attraveso un interruttore a pulsante.
L'interruttore e' normalmente aperto e non ci sono correnti.
-- Premendo il pulsante, nella bobina passa una corrente di circa 1 ampere, e nella lampadina,
una corrente di circa 50 milliampere.
La corrente nella bobina crea un campo magnetico che agisce sul nucleo di ferro, lo magnetizza,
lo attrae e lo centra all'interno del suo supporto.
La corrente nella lampadina e' troppo debole per accenderla adeguatamente; ma si vede una modesta luce.
-- Rilasciando il pulsante, l'interruttore si spegne e l'alimentatore rimane escluso.
Pertanto, entrambe le correnti devono ridursi a zero e l'unico percorso possibile e'
tra bobina e lampadina.
Prevale la corrente dalla bobina alla lampadina; quest'ultima emette un lampo di luce.
Poiche' l'alimentatore e' stato escluso, l'energia corrispondente al lampo di luce deve
essere fornita dalla bobina, quindi:
una bobina percorsa da corrente possiede energia !
La quantita' di energia immagazzinata in una bobina puo' essere stimata in base a leggi
fisiche. Tale energia dipende dalla corrente, dal numero delle spire, dalle loro caratteristiche
geometriche e dalla natura del nucleo inserito.
Nel nostro caso, l'energia stimata e' di circa 0.1 joule forse sufficiente ad aumentare di
un grado la temperatura di una goccia d'acqua.
Il contributo del nucleo e' molto importante; si usano tipicamente nuclei di ferro. In
questa dimostrazione, senza il nucleo di ferro, il lampo di luce risulterebbe praticamente
impercettibile.
Ci sono pero' anche campi magnetici generati con bobine senza nucleo; evidentemente le
intensita' di corrente e le dimensioni delle bobine sono enormemente maggiori.
Per un prossimo esperimento di fisica delle particelle (sigla CMS), al quale partecipa
un numeroso gruppo di fisici pisani, viene assemblato uno di questi magneti; esso puo'
immagazzinare energie fino a valori di miliardi di joule, paragonabili a quelle liberate
dai terremoti del quarto grado della scala Mercalli.
L'esperimento non verra' fatto in Italia
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A coil and a small lamp have the same ends which are connected to a power supply of 50 volts:
one connection is direct, the other one goes through a push switch.
The switch is normally off and there is no current.
-- By keeping the switch "on" , a current of about 1 ampere goes through the coil and a
current of about 50 milliampere goes through the lamp.
The coil current gives a magnetic field inside an iron nucleus, which is magnetized,
attracted and centered inside the coil support.
The lamp current is too weak to get the standard lighting; but one can see a small light.
--By releasing the switch , the power supply is excluded: the currents must vanish in a
short time and the only possible path for them is given by the coil-lamp circuit. The intense
coil current goes through the lamp, which flashes.
The power supply being excluded, the energy corresponding to this flash is provided by the coil.
Then a powered coil is a bank of energy !!
The coil energy can be evaluated by physical laws. It depends on the current intensity,
on the turn number, on the nature of the nucleus and on some geometrical features.
In the present case, the estimated energy amounts to about 0.1 joule , that is just
enough to increase the temperature of a water drop by one degree only.
The nucleus contribution is very important; typically iron nuclei are used. In the
present case, without the iron nucleus, the emitted flash is pratically invisible.
Nevertheless there are magnetic fields generated by coils without nuclei; of course the
current intensities and the extensions of these systems are enormously higher.
A magnetic system of this type is assembled for an experiment (CMS), realized with the
contribution of a group from Pisa ; this magnet can reach an energy of billions of joule ,
comparable to that of an earthquake (Mercalli degree number 4).
be quiet; the experiment will be realized outside Italy .
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