Applicazioni degli elettromagneti al settore industriale

Gli elettromagneti sono stati creati con lo scopo di testare, misurare e ricreare i campi elettromagnetici, essendo l'elettromagnetismo una delle forze fondamentali dell'universo, responsabile di tutto, includendo non solo i campi elettrici e magnetici, ma anche la luce.

Gli elettromagneti sono dispositivi che utilizzano la corrente elettrica per generare un campo magnetico. A partire dalla loro prima invenzione come strumento scientifico, gli elettromagneti sono diventati una caratteristica comune tanto dei dispositivi elettronici come dei processi industriali.

Gli elettromagneti si distinguono dai magneti permanenti in quanto mostrano un'attrazione magnetica verso altri oggetti metallici solo quando attraversati da una corrente. Ciò presenta numerosi vantaggi, poiché la potenza della sua attrazione magnetica può essere controllata, attivata e disattivata a piacimento. È per questa ragione che sono ampiamente utilizzati nella ricerca e nell'industria, ovunque siano richieste interazioni magnetiche.

Tipi di elettromagneti

Esistono tre tipologie fondamentali di elettromagneti: resistenti, superconduttori ed ibridi.

• Resistente

Un magnete resistivo produce un campo magnetico attraverso i fili di rame, permettendo all’elettricità di passare attraverso il cavo e facendo sì che gli elettroni producano un debole campo magnetico. In tal modo, se si attorciglia un filo attorno a un pezzo di metallo come il ferro, si viene a creare una concentrazione di campo magnetico attorno ad esso; di conseguenza, più si attorciglia il filo, più forte è il campo.

• Superconduttori

L’utilizzo degli elettromagneti superconduttori riduce la resistenza elettrica: quando una corrente passa attraverso una lastra di rame, gli atomi nel rame interferiscono con gli elettroni nella corrente. Pertanto, i magneti superconduttori utilizzano azoto liquido o elio liquido per produrre temperature molto basse. Il freddo mantiene a distanza gli atomi di rame e questi elettromagneti continuano a funzionare, anche quando si interrompe l'alimentazione.

• Ibridi

Gli elettromagneti ibridi combinano elettromagneti resistivi e superconduttori. Il design degli elettromagneti ibridi può variare: presso l’Università della Florida ne troviamo uno di 35 tonnellate, alto più di 20 piedi e contenente una quantità di filo di rame sufficiente per una media di 80 abitazioni. L'acqua deionizzata, o senza carica elettrica, mantiene questo magnete ibrido in funzione per più di 200 gradi C sotto lo zero.

Utilizzo degli elettromagneti nell’industria

Oggigiorno gli elettromagneti possiedono molteplici possibilità di utilizzo, dai macchinari industriali di grandi dimensioni a componenti elettronici di piccola scala.

• Data la loro capacità di generare campi magnetici molto forti, la bassa resistenza e l’alta efficienza, gli elettromagneti superconduttori si trovano spesso nelle apparecchiature scientifiche e mediche. Questi includono macchine per risonanza magnetica (MRI) negli ospedali e strumenti scientifici come spettrometri di risonanza magnetica nucleare (NMR), spettrometri di massa nonché acceleratori di particelle.

• Gli elettromagneti sono anche ampiamente utilizzati in apparecchiature musicali quali altoparlanti, cuffie, campanelli elettrici ed apparecchiature di registrazione magnetica e archiviazione dati, come registratori a nastro. L'industria multimediale e dell'intrattenimento ricorre agli elettromagneti per creare dispositivi e componenti come videoregistratori e dischi rigidi.

• Anche gli attuatori elettrici, i motori responsabili della conversione dell'energia elettrica in coppia meccanica, devono ricorrere agli elettromagneti. L'induzione elettromagnetica è anche il mezzo attraverso il quale funzionano i trasformatori di potenza, che sono responsabili dell'aumento o della diminuzione delle tensioni CA lungo le linee elettriche.

• Anche il riscaldamento a induzione, utilizzato per la cottura, la produzione e le cure mediche, ricorre agli elettromagneti, i quali convertono la corrente elettrica in energia termica. Gli elettromagneti vengono utilizzati anche per applicazioni industriali, come i sollevatori magnetici, che utilizzano l'attrazione magnetica per sollevare oggetti pesanti o i separatori magnetici, responsabili dello smistamento dei metalli ferromagnetici dai rottami.

• Anche i treni di tipo maglev ricorrono agli elettromagneti. Oltre a utilizzare la forza elettromagnetica per consentire a un treno di levitare sopra un binario, gli elettromagneti superconduttori sono anche responsabili dell'accelerazione dei treni ad alta velocità.

• Insintesi, gli usi degli elettromagneti sono praticamente illimitati, garantendo il funzionamento di qualsiasi cosa, da dispositivi di consumo ad apparecchiature pesanti ed al trasporto di massa.