0227. Come funziona la dinamo?

Come funziona la dinamo? (Paolo) (2100)

Sono una studentessa di Liceo Artistico. Mi piacerebbe sapere come funziona una dinamo. Vi prego senza formule! ( Serena) (2100,1)

Per cercare di capire il funzionamento della dinamo , occorre richiamare alla mente un fenomeno ben noto: il magnetismo che sperimentiamo, ad esempio, quando abbiamo a che fare con la calamita. Come noto, la calamita (o magnete permanente) è in grado di interagire, mediante una forza, con un’altra calamita (si pensi al caso della forza esercitata sull’ago magnetico di una bussola da parte della Terra che sappiamo essere un enorme magnete) o con materiali suscettibili di magnetizzazione (cioè di divenire magneti a loro volta come, ad esempio, alcuni metalli tra i quali il ferro ).

Un altro aspetto di interesse è quello relativo ai fenomeni derivanti dal movimento di un magnete. Se, infatti, un magnete viene posto in movimento, si rileva nello spazio ad esso circostante, laddove la natura dei materiali lo consenta, il passaggio di una corrente elettrica. Di fronte a questo fatto, l’esperienza ci permette di tirare la conclusione che il movimento del magnete produce preventivamente nello spazio circostante una tensione elettrica in seguito alla quale si può manifestare, se il mezzo materiale è idoneo (materiale conduttore) e non vi sono ostacoli lungo il percorso, il passaggio di corrente.

L’idea quindi che sta alla base del funzionamento della dinamo, come pure di altre macchine elettriche, è, in estrema sintesi, quella di sfruttare l’opportunità di ottenere dell’energia elettrica (che si manifesta nella produzione di tensione e corrente) mediante un apparato che prevede l’accoppiamento di magnete e materiale conduttore, in moto relativo tra loro, secondo un’architettura studiata allo scopo. L’energia elettrica è frutto in realtà della conversione dell’energia meccanica che occorre spendere per mantenere il magnete e il conduttore in moto relativo. Nel caso della dinamo, la soluzione tipicamente adottata prevede un sistema (detto armatura) di una o più coppie di magneti in quiete che circondano il conduttore (detto indotto) in moto rotatorio.

Dinamo tipo “Direct current” della Siemens & Halske dalla collezione

di strumenti storici del museo IEN Galileo Ferraris

Nella realizzazione pratica, nelle dinamo di grosse dimensioni i magneti permanenti sono sostituiti da elettromagneti (dispositivi che si comportanto da magneti solo se attivati mediante il passaggio di corrente elettrica attraverso avvolgimenti disposti secondo opportune geometrie), mentre per le dimensioni più piccole come, ad esempio, quelle della comune dinamo da bicicletta, si può adottare una configurazione a magneti permanenti inseriti in una cavità cilindrica (in altre parole in un tubo cilindrico) disposti in modo da esercitare il loro magnetismo prevalentemente all’interno della cavità. Sempre all’interno della cavità è posto l’indotto che consiste, ad esempio, in un avvolgimento di geometria opportuna realizzato con filo di rame. Mediante contatti elettrici realizzati appositamente (sistema spazzole e collettore) si realizza il prelievo di una tensione continua di valore pressochè proporzionale alla forza del magnete d’armatura e alla velocità di rotazione dell’indotto.

I magneti d’armatura N ed S (Nord e Sud, secondo l’usuale denominazione di derivazione geografica) realizzano una cavità circolare magnetizzata. All’interno, un anello conduttore, che rappresenta una parte delle spire di indotto avvolte sul supporto cilindrico centrale, è libero di ruotare attorno ad un asse perpendicolare rispetto al piano della figura. La tensione è prelevata dai contatti striscianti che, se collegati ad un circuito esterno, ad esempio una lampadina, fanno circolare all’esterno della dinamo, sotto forma di corrente, l’energia elettrica prodotta dal movimento delle spire conduttrici. La prima versione di una dinamo fu costruita dall’italiano A. Pacinotti nel 1860.

Antonio Massarini – Ingegnere