Induzione Elettromagnetica

Nell’anno 1831 il fisico inglese Michael Faraday scoprì e formalizzò la legge che porta il suo nome e che descrive il fenomeno fisico dell’Induzione Elettromagnetica.

Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica, nella sua massima semplificazione, consiste nell’indurre, ossia “generare”, una corrente elettrica (ovvero un flusso di elettroni) all’interno di un materiale conduttore (tipicamente un metallo ottenendo questo senza l’uso di collegamenti elettrici materiali, ma solo attraverso le forze magnetiche generate a loro volta da un campo elettromagnetico.

Quello dell’induzione elettromagnetica è dunque un fenomeno estremamente complesso e decisamente non intuitivo che può essere schematizzato come segue:

Induzione elettromagnetica

1. Una apparecchiatura elettronica genera una corrente elettrica alternata ad alta frequenza all’interno di un conduttore elettrico tipicamente metallico

2. Tale conduttore elettrico è disposto secondo geometrie molto specifiche. Le più comuni sono quella in cui esso è avvolto su sé stesso a formare una spirale planare oppure avvolto a formare una spirale cilindrica

3. Il conduttore elettrico percorso da corrente elettrica alternata ad alta frequenza avvolto nelle geometrie di cui sopra genera nello spazio attorno a sé un campo elettromagnetico e viene quindi detto generatore di campo o più semplicemente “induttore”

4. Tale campo elettromagnetico ha la capacità di “generare” delle forze capaci a loro volta di creare del lavoro utile

5. Ad esempio queste forze sono in grado di “spingere” gli elettroni liberi presenti all’interno di una massa metallica isolata, detta “assorbitore di campo” o più semplicemente “indotto”, che si trovi immersa nel campo elettromagnetico, quindi sufficientemente vicina al generatore del campo

6. Gli elettroni spinti dall’effetto di queste forze si mettono in moto generando a loro volta una corrente elettrica dentro la massa di metallo. Queste correnti elettriche che vengono quindi “indotte” dal campo elettromagnetico vengono chiamate “correnti parassite” o correnti di Eddy

7. Un ulteriore effetto dell’induzione nella massa di queste correnti elettriche parassite che queste, per effetto Joule, scaldano il materiale in cui circolano

8. Nasce così il sistema di riscaldamento ad induzione elettromagnetica

Tale fenomeno può essere definito un sistema di riscaldamento “wireless” in quanto l’oggetto che si scalda non è direttamente alimentato attraverso collegamenti elettrici ma è solo “immerso” in un invisibile campo elettromagnetico

Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica tuttavia è in grado di fare molto più di questo.

Oltre a generare calore può essere usato per generare suoni, vibrazioni, movimento, per realizzare reazioni chimiche, per ricaricare batterie, scoprire la presenza di oggetti metallici senza poterli vedere e molto altro ancora, il tutto senza contatto diretto, solo per vicinanza.

VANTAGGI

EFFICIENZA

L’efficienza energetica complessiva di processo dei sistemi ad induzione è la più alta che si possa ad oggi realizzare nella maggior parte dei casi in quanto l’induttore può diventare l’utilizzatore stesso del calo invece di doverglielo cedere come farebbe una resistenza elettrica.

WIRELESS

I sistemi ad induzione elettromagnetica funzionano senza necessità di contatto diretto tra indotto ed induttore. L’elemento percorso da corrente elettrica (quindi potenzialmente pericoloso) e l’elemento che si scalda o che comunque fa una qualche uso del campo elettromagnetico sono distinti tra loro e possono essere posizionati in posti differenti.

Permette di “iniettare” calore all’interno di spazi chiusi non metallici senza la necessità di cavi elettrici di collegamento che ne attraversino le pareti.

L’induzione permette di abbinare ad un singolo induttore una moltitudine di indotti permettendo così ad un unico generatore di campo di alimentare per via wireless una pluralità di utilizzatori, come si fa con le tante pentole che si alternano su di uno stesso piano di cottura ad induzione.

VERSATILITA' 

L’indotto e l’induttore possono essere progettati secondo qualsiasi sagoma in modo da adattarsi a qualsiasi uso se ne debba fare ottimizzando sempre lo scambio di energia.

 

SVANTAGGI

DISTANZE E OSTACOLI

Induttore ed indotto non possono essere troppo lontani per non penalizzare troppo il funzionamento e l’efficienza del sistema. Inoltre il sistema richiede che non vi siano ostacoli capaci di fermare il campo elettromagnetico tra emettitore ed utilizzatore, quindi non devono esserci metalli interposti tra l’induttore e l’indotto.

ACCOPPIAMENTO

Induttore ed indotto devono essere ben accoppiati tra di loro secondo precise e raffinate regole di progettazione per funzionare al meglio.

ELETTRONICA

Il sistema tecnologico che realizza il riscaldamento ad induzione è un sistema costoso se confrontato con altre soluzioni più elementari come le resistenze elettriche a causa della presenza di una raffinata elettrica e della necessità di una attenta progettazione