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LAB2GO Scienza

Pendolo di Waltenhofen

Descrizione

Immagine Lab2Go

Il pendolo di Waltenhofen è uno strumento composto da un telaio d’acciaio, telaio che sorregge un’asta sulla quale è possibile fissare un disco metallico, solitamente in rame. Al di sotto della struttura vi sono due magneti (detti anche espansioni polari) che possono regolamentare il campo magnetico se in presenza di corrente, la quale può essere trasmessa da un apposito alimentatore. Il disco metallico funge invece da pendolo ed è libero di oscillare intorno alla posizione di equilibrio. È possibile utilizzare due diversi tipi di dichi: uno pieno e l'altro con tagli radiali.
Se nelle bobine non circola corrente e non abbiamo campo magnetico indotto, entrambi i dischi di rame sono liberi di oscillare per lungo tempo in presenza del solo attrito viscoso. Quando passa corrente nelle bobine invece si osservano delle differenze.
Quando a oscillare tra le espansioni polari è la piastra di rame liscia, su di essa iniziano ad agire delle correnti parassite intense, esse determinano un campo indotto con polarità tali da essere attratte da quelle del magnete opponendosi al movimento (Legge di Lenz). Tuttavia se alla stessa piastra sono praticati dei tagli si osserva una oscillazione prolungata tra le espansioni polari del magnete. Il diverso comportamento è dovuto al fatto che i tagli presenti sulla piastra interrompono il circuito e riducono drasticamente le correnti parassite.
Le correnti parassite (o di Foucault), delle quali si è accennato in precedenza, sono delle correnti indotte in masse metalliche e generate dal movimento, o variazione, del campo magnetico che attraversa il conduttore. Gli elettroni, muovendosi in vortici nel conduttore, provocano un campo magnetico in direzione opposta al precedente. Il moto vorticoso degli elettroni è dovuto alla forza di Lorentz che agisce perpendicolarmente alla direzione degli elettroni in movimento. Queste correnti dissipano notevoli quantità di energia sotto forma di calore, andando a riscaldare il conduttore.

Questo è il principio di funzionamento del freno elettromagnetico: le correnti di Foucault frenano la ruota in rotazione del treno.

Al fine di amplificare l'effetto le espansioni polari, spesso, possono girare e sono coniche da una parte, forma grazie alla quale è possibile concentrare il campo magnetico così da intensificare le correnti parassite. Sia le espansioni polari che il telaio di sostegno del pendolo possono essere entrambi rimossi, così da utilizzare solo l'elettrocalamita dello strumento per altri esperimenti.


Storia

Lo strumento, ideato dopo il 1855 dal fisico austriaco Adalbert C. von Waltenhofen (1828-1914) al quale sono associate anche alcune teorie relative al magnetismo e all’elettricità, è un dimostratore che illustra l’azione frenante sul moto del pendolo prodotta dalle correnti di Foucault.

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Verifica induzione elettromagnetica Applicando la corrente ai solenoidi del pendolo si può osservare l'effetto delle correnti parassiti indotte e della forza di Lorentz.
Correnti parassite Verifica della presenza delle correnti parassite nel pendolo.

Sitografia

Link Descrizione
Youtube Video dimostrativo
Youtube Video freni magnetici
YouTube Video dimostrativo sull'utilizzo del pendolo
liceoariosto Descrizione del pendolo di Waltenhofen
lmarconi Descrizione del pendolo di Waltenhofen


fisica/strumenti/pendolo_di_waltenhofen.txt · Ultima modifica: 2022/04/22 08:24 da antonio.albano