Henry
Che cos'è l'henry come unità di misura?
Consideriamo un solenoide percorso da una corrente elettrica i variabile nel tempo.
Tale corrente genererà all'interno del solenoide un campo magnetico che sarà anche esso di modulo variabile in quanto dipende direttamente dalla corrente che percorre il circuito.
Il flusso concatenato alla superficie del solenoide, detto anche autoflusso, di questo campo magnetico dipenderà dunque così come il campo magnetico anch'esso dalla corrente i che scorre nel solenoide.
Si definisce induttanza o coefficiente di autoinduzione L di un solenoide il rapporto costante tra il flusso del campo magnetico attraverso la superficie delimitata dal solenoide stesso e l'intensità di corrente che lo attraversa:
Henry: l'unità di misura dell'induttanza
L'induttanza di un circuito si indica con la lettera L l'unità di misura è l'henry simbolo H.
Il coefficiente di autoinduzione è dato dal rapporto di un flusso di campo magnetico per una corrente che si misurano rispettivamente in weber (Wb) e ampere (A):
Il weber corrisponde al prodotto del campo magnetico per la superficie e quindi di tesla (T) per m2:
E per definizione il tesla (si veda esperienza di Faraday) è una forza (newton) diviso una lunghezza (metro = m) per una corrente (ampere = A):
Per cui il weber può essere espresso come:
Ora il prodotto di una forza per uno spostamento restituisce un lavoro quindi il joule e l'ampere è il rapporto tra carica (coulomb) e tempo (s):
Ricordando la definizione di ddp come rapporto tra il lavoro svolto per muovere una carica tra due punti a diverso potenziale e la carica stessa cioè:
volt = joule / coulomb
Otteniamo:
Dunque possiamo esprimere in definitiva l'henry come:
Ricordando la definizione dell'ohm dalla prima legge di Ohm:
Molto spesso sono utilizzati i sottomultipli dell'henry quali il millihenry mH = 10-3 H o ancora più piccolo il microhenry μH = 10-6 H.
L'induttanza dipende direttamente dalle caratteristiche geometriche del solenoide e rappresenta la capacità del conduttore di opporsi alla variazione di corrente elettrica.
Ora prendiamo in esame un solenoide con all'interno un materiale ferromagnetico. L'induttanza L in questo caso varrà:
Il fatto di aver moltiplicato per il numero di avvolgimenti N il flusso B∙S è perché il flusso va calcolato su ogni superficie S relativo ad ogni avvolgimento e quindi su N avvolgimenti.
L'induttanza di un solenoide è dunque direttamente proporzionale al numero degli avvolgimenti presenti e d alla sua sezione mentre è inversamente proporzionale alla sua lunghezza.
Permeabilità magnetica nel vuoto ed henry
La costante di permeabilità magnetica nel vuoto μ0 vale:
Nel precedente paragrafo abbiamo visto che il weber può essere espresso come:
Per cui il newton si può ricavare in funzione del weber, della lunghezza e dell'ampere come:
L'unità di misura della permeabilità magnetica allora può essere riscritta come:
Ma il Wb/A rappresenta l'henry per definizione e quindi l'unità di misura di μ0 può essere espressa come H/m:
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