Dinamo
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Una dinamo è una macchina elettrica rotante per la trasformazione di lavoro meccanico in energia elettrica, sotto forma di corrente continua (DC, per gli inglesi, direct current).
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[modifica] Descrizione
Nella sua forma più semplice consiste di una spira conduttrice immersa in un campo magnetico (generato ad esempio da una coppia di magneti permanente) messa in rotazione da un albero. Per la legge di Lenz un conduttore che si muove in un campo magnetico (purché non parallelamente ad esso) vede nascere una differenza di potenziale (ddp); chiudendo quindi la spira su un carico elettrico (ad esempio una lampadina, o un accumulatore) si può misurare una corrente scorrere nella spira stessa e nel carico (la lampadina si accende). Se ci fermassimo qui, però, la dinamo non funzionerebbe. Infatti fin qui la corrente è tutt'altro che continua: la differenza di potenziale nella singola spira varia con legge sinusoidale con l'angolo di rotazione e quindi cambia segno ogni mezzo giro (producendo corrente alternata). È quindi necessario connettere i capi della spira ad un oggetto chiamato "collettore" o "commutatore", calettato sul rotore e solidale ad esso, che, attraverso un contatto strisciante con spazzole (dette carboncini), scambia i capi della spira ogni mezzo giro mantenendo la tensione in uscita sempre dello stesso segno.
Per motivi di corretto funzionamento ed efficienza energetica le realizzazioni reali sono leggermente più complesse, prevedendo diverse spire avvolte sul rotore lungo i 360° ognuna delle quali deve commutare i propri capi ogni mezzo giro. Inoltre, per potenze superiori a pochi watt, anche lo statore (quello che genera il campo magnetico) è "avvolto", cioè il campo magnetico è prodotto da spire avvolte sui poli statorici, all'interno delle quali scorre la corrente di induzione o di eccitazione.
[modifica] Campi di utilizzo
Le dinamo sono oggi utilizzate soprattutto per le piccole potenze. La dinamo è una macchina elettrica reversibile, ovvero può funzionare anche come motore elettrico: se infatti si invia ai morsetti del collettore una tensione continua la corrente che scorre nelle spire interagisce con il campo magnetico di statore generando una forza (detta forza di Lorentz) tangenziale su tutte le spire del rotore, causando la rotazione del rotore stesso ovvero una coppia sull'albero di uscita. Questo è detto motore in CC ed è utilizzato per potenze da pochi watt (nei modellini radiocomandati e in tutti gli utensili ed elettrodomestici a batteria) fino ad alcuni megawatt (in tutte le motrici ferroviarie escluse quelle di ultima generazione, che utilizzano motori asincroni trifase).
La dinamo viene anche applicata al telaio della bicicletta così da far funzionare il faro bianco anteriore e la luce rossa di posizione posteriore senza ricorrere alla pila o a batteria, ma sfruttando semplicemente il movimento di una delle ruote del mezzo.
[modifica] Invenzione
La prima dinamo basata sui principii di Faraday fu costruita nel 1832 a Parigi da Hippolyte Pixii. La macchina era costituita da un magnete che veniva fatto ruotare con una manivella. I poli nord e sud del magnete passavano ripetutamente davanti a un pezzo di acciaio avvolto da un cavo elettrico, producendo impulsi di corrente in direzioni opposte. Dopo l'aggiunta di un convertitore, Pixii fu capace di trasformare la corrente alternata in corrente continua. L'apparato fu chiamato dal suo inventore macchina magnetoelettrica.
