਍ഀ ਍ഀ Il circuito oscillante ਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ

il circuito oscillante

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Il circuito਍ഀ

਍ഀ ਍ഀ Il circuito oscillante (L–C) è composto da un generatore di corrente continua (pila), una bobina, un਍ഀ condensatore ed un deviatore. Chiuso il deviatore in posizione 1, il condensatore di capacità C si carica਍ഀ per la presenza della pila e una certa quantità di energia si accumula tra le sue armature. Escludendo਍ഀ la pila dal circuito (posizione 2), il condensatore si scarica sulla bobina d’induttanza L, così਍ഀ l’energia del campo elettrico diminuisce e quella del campo magnetico aumenta finché il condensatore਍ഀ è scarico.਍ഀ

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਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ Carica del condensatore ਍ഀ

਍ഀ ਍ഀ Se l’interruttore è in posizione 1, nel circuito passa una corrente che carica le ramature del condensatore.਍ഀ La corrente cessa di circolare quando la differenza di potenziale fra le armature è pari alla਍ഀ forza elettromotrice del generatore. Fra le armature si crea un campo elettrico in cui è presente਍ഀ un’energia elettrica
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Ue= 1/2 CV2

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Scarica del condensatore਍ഀ

਍ഀ ਍ഀ Se l’interruttore è in posizione 2, il condensatore si scarica sulla bobina. Mentre si scarica, nel circuito਍ഀ passa una corrente e il campo magnetico nella bobina aumenta. L’energia del campo elettrico਍ഀ del condensatore diminuisce fino ad annullarsi, mentre l’energia del campo magnetico aumenta fino਍ഀ a raggiungere il valore massimo
਍ഀ ਍ഀ

Ue= 1/2 CV2

਍ഀ ਍ഀ La corrente dovrebbe annullarsi subito ma, per la legge di Lenz, nasce una forza elettromotrice che਍ഀ si oppone alla diminuzione del flusso dentro la bobina. Ne deriva che la corrente circola ancora e਍ഀ ricarica le armature del condensatore, però con segni opposti a quelli precedenti. Il condensatore si਍ഀ carica finché la corrente si annulla. Tutta l’energia del campo magnetico si è trasferita nel campo਍ഀ elettrico del condensatore che ha una differenza di potenziale di segno opposto a quella precedente.਍ഀ A questo punto il condensatore comincia a scaricarsi di nuovo sulla bobina, poi si ricarica, poi si਍ഀ scarica e così via.਍ഀ Dal punto di vista energetico il circuito L–C si comporta come un oscillatore armonico in cui਍ഀ l’energia potenziale elastica si trasforma in energia cinetica e viceversa.਍ഀ In un circuito ideale, cioè con resistenza nulla, non vi sono perdite di energia, perciò il ciclo continua਍ഀ e si ha una corrente oscillante con ampiezza e frequenza costanti (oscillazione persistente).਍ഀ La frequenza delle oscillazioni è:਍ഀ ਍ഀ

f= 1/2π√LC

਍ഀ ਍ഀ In un circuito reale ci sono delle perdite per effetto Joule. Le oscillazioni sono smorzate e dopo un਍ഀ po’ di tempo si annullano, a meno che una sorgente esterna non integri l’energia persa.Qui di seguito uno spinterometro a disco rotante che permetteva la carica e la scarica nelle prime stazioni radiotelegrafiche.਍ഀ ਍ഀ


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਍ഀ ਍ഀ Il circuito L–C sorgente di onde elettromagnetiche ਍ഀ

਍ഀ ਍ഀ Il circuito oscillante L–C può essere impiegato per irradiare onde elettromagnetiche. Infatti, il campo਍ഀ elettrico del condensatore varia nel tempo, quindi produce un campo magnetico indotto; il campo਍ഀ magnetico della bobina varia nel tempo, quindi produce un campo elettrico indotto. In entrambi i਍ഀ casi si producono campi elettromagnetici deboli che si propagano nello spazio circostante. Si può਍ഀ dimostrare che solo se la frequenza è elevata il campo elettromagnetico prodotto ha una certa rilevanza.਍ഀ ਍ഀ


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਍ഀ ਍ഀ Le antenne਍ഀ

਍ഀ Per ottenere frequenze di oscillazioni elevate bisogna ridurre l’induttanza e la capacità del circuito.਍ഀ Per ridurre L basta diminuire il numero delle spire della bobina; si ottiene un dipolo magnetico. Per਍ഀ diminuire C basta allontanare le armature del condensatore e ridurre la loro superficie; si ottiene così਍ഀ un dipolo elettrico. Dipolo magnetico e dipolo elettrico sono buone sorgenti (antenne) di onde elettromagnetiche.਍ഀ


਍ഀ ਍ഀ ਍ഀ Le proprietà delle onde elettromagnetiche ਍ഀ

਍ഀ ਍ഀ Poiché il campo elettromagnetico si propaga come un’onda, le grandezze che lo caratterizzano sono਍ഀ quelle tipiche dei fenomeni ondulatori: la lunghezza d’onda , la frequenza ƒ e la velocità di propagazione਍ഀ v. Le tre grandezze sono legate dalla relazione fondamentale਍ഀ ਍ഀ

λ=v/f

਍ഀ ਍ഀ Le proprietà delle onde elettromagnetiche sono:਍ഀ •in un mezzo omogeneo, le onde si propagano in linea retta;
਍ഀ •ogni onda è costituita da un campo elettrico e un campo magnetico, entrambi variabili con la਍ഀ stessa frequenza;
਍ഀ •i vettori campo elettrico e campo magnetico vibrano entrambi in direzioni mutuamente perpendicolari;
਍ഀ •le onde elettromagnetiche sono trasversali: infatti i vettori E e B sono sempre perpendicolari alla਍ഀ direzione di propagazione dell’onda;
਍ഀ •al contrario delle onde meccaniche, le onde elettromagnetiche si propagano anche nel vuoto;
਍ഀ •la velocità di un’onda elettromagnetica nel vuoto è c ed è indipendente dalla frequenza ƒ mentre਍ഀ in un mezzo è minore di c e può dipendere da ƒ;
਍ഀ •le onde elettromagnetiche subiscono gli stessi fenomeni delle altre onde luminose: riflessione,਍ഀ rifrazione, diffrazione e interferenza.

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