Corso sui Magneti

Lezione 1 • Linee di campo magnetico e flusso

Descrive come le linee di campo magnetico rappresentano la direzione e l'intensità del campo. Introduce il flusso magnetico come misura quantitativa del campo attraverso una superficie.

Lezione 2 • Unità di misura e fondamenti di misurazione

Introduce le unità SI per le grandezze magnetiche, tra cui tesla, gauss e ampere per metro. Fornisce l'alfabetizzazione numerica necessaria per tutto il lavoro quantitativo successivo.

Lezione 3 • Domini magnetici e allineamento

Introduce i domini magnetici come regioni di dipoli allineati all'interno dei materiali. Spiega come l'allineamento dei domini produca o distrugga la magnetizzazione netta.

Lezione 4 • Origini atomiche del magnetismo

Spiega come lo spin elettronico e il moto orbitale generino i momenti magnetici. Collega il comportamento a livello atomico al magnetismo macroscopico osservabile.

Lezione 1 • Materiali magnetici dolci vs. duri

Contrappone i materiali dolci, facilmente magnetizzabili, ai materiali duri ad alta coercitività. Guida le decisioni di selezione dei materiali per motori, sensori e magneti permanenti.

Lezione 2 • Materiali paramagnetici

Spiega la debole attrazione derivante dall'allineamento parziale dei dipoli permanenti. Collega la dipendenza dalla temperatura alla legge di Curie qui introdotta.

Lezione 3 • Materiali ferromagnetici

Dettaglia la forte magnetizzazione spontanea dovuta all'interazione di scambio e all'allineamento dei domini. È la classe magnetica commercialmente più significativa trattata nel corso.

Lezione 4 • Materiali ferrimagnetici e antiferromagnetici

Distingue la cancellazione parziale nei ferrimagneti dalla cancellazione completa negli antiferromagneti. Evidenzia le applicazioni delle ferriti rilevanti per l'elettronica e l'archiviazione dati.

Lezione 1 • Processi di magnetizzazione e smagnetizzazione

Descrive la magnetizzazione a impulsi, i requisiti di saturazione e le tecniche controllate di smagnetizzazione. Gli studenti sapranno specificare dispositivi di magnetizzazione e procedure di smagnetizzazione.

Lezione 2 • Geometria del magnete e permeanza

Mette in relazione la forma e il rapporto d'aspetto del magnete con il punto di lavoro sulla curva di smagnetizzazione. Una corretta selezione della geometria massimizza l'erogazione di flusso al traferro.

Lezione 3 • Il ciclo di isteresi in dettaglio

Esamina la curva B-H per estrarre rimanenza, coercitività e prodotto energetico. Questi parametri sono le metriche di progettazione primarie per i magneti permanenti.

Lezione 4 • Famiglie comuni di magneti permanenti

Esamina le famiglie di magneti alnico, ferrite, samario-cobalto e neodimio-ferro-boro. Confronta prestazioni, costo e stabilità termica tra le famiglie.

Lezione 1 • Analogia del circuito magnetico

Associa FMM, riluttanza e flusso a tensione, resistenza e corrente nei circuiti elettrici. Consente l'analisi sistematica di percorsi di flusso complessi utilizzando strumenti circuitali familiari.

Lezione 2 • Progettazione della bobina e parametri di avvolgimento

Guida la selezione del calibro del filo, del numero di spire e della geometria dell'avvolgimento per soddisfare i requisiti di campo e termici. Bilancia resistenza, induttanza e dissipazione del calore.

Lezione 3 • Materiali del nucleo e perdite

Valuta acciaio al silicio, leghe amorfe e nuclei in polvere per nuclei di elettromagneti in AC. Quantifica le perdite per isteresi e correnti parassite che riducono l'efficienza.

Lezione 4 • Fondamenti di elettromagnetismo

Collega la corrente elettrica alla generazione del campo magnetico tramite la legge di Ampère. Stabilisce il legame quantitativo tra corrente, spire e forza magnetomotrice.

Lezione 1 • Metodi energetici per il calcolo della forza

Utilizza i principi di coenergia e lavoro virtuale per trovare le forze senza i tensori degli sforzi. Fornisce un approccio alternativo convalidato rispetto ai risultati dello sforzo di Maxwell.

Lezione 2 • Forza di Lorentz su cariche in movimento

Deriva la forza su una particella carica in moto in un campo magnetico. Fornisce la base fisica per motori, acceleratori di particelle e sensori Hall.

Lezione 3 • Pressione magnetica e sforzo di Maxwell

Introduce il tensore degli sforzi di Maxwell per calcolare le forze superficiali sui materiali magnetici. Consente una previsione accurata della forza in attuatori e sistemi di bloccaggio magnetico.

Lezione 4 • Cuscinetti magnetici e levitazione

Applica i principi di forza ai progetti di cuscinetti magnetici passivi e attivi. Tratta i criteri di stabilità, la capacità di carico e i requisiti di controllo per la levitazione.

Lezione 1 • Progettazione del trasformatore e scelta del nucleo

Guida la scelta del materiale del nucleo, il metodo del prodotto d'area e la disposizione degli avvolgimenti per un progetto target. Integra l'analisi del circuito magnetico con i vincoli termici e di isolamento.

Lezione 2 • Leggi di Faraday e Lenz

Enuncia e applica le leggi che governano la FEM indotta dalla variazione di flusso. La legge di Lenz fornisce la regola di direzione essenziale per tutte le analisi dei dispositivi induttivi.

Lezione 3 • Analisi del trasformatore ideale

Deriva i rapporti di trasformazione di tensione, corrente e impedenza per un trasformatore ideale. Fornisce il modello di riferimento rispetto al quale si misurano le perdite del trasformatore reale.

Lezione 4 • Perdite del trasformatore reale ed efficienza

Tiene conto delle perdite nel rame, delle perdite nel nucleo e dell'induttanza di dispersione nei trasformatori reali. Gli studenti calcolano l'efficienza e la regolazione in condizioni di carico.

Lezione 1 • Gaussmetri e teslametri

Tratta gli strumenti portatili e da banco per la misura puntuale del campo in ambienti industriali. Affronta la scelta della sonda, l'azzeramento e le interferenze ambientali.

Lezione 2 • Tecniche di mappatura del campo magnetico

Combina sensori multipli e stadi di scansione per produrre mappe di campo 2D e 3D. Supporta il controllo qualità e la convalida progettuale degli assemblaggi magnetici.

Lezione 3 • Flussimetri e bobine esploratrici

Utilizza la legge di Faraday per misurare la variazione di flusso con bobine esploratrici e flussimetri. Adatto per caratterizzare magneti permanenti e nuclei di trasformatori.

Lezione 4 • Sensori a effetto Hall

Spiega l'effetto Hall e il suo utilizzo nella misura di campi magnetici DC e AC. Tratta la scelta del sensore, il posizionamento e il condizionamento del segnale per letture accurate.

Lezione 1 • Principi di archiviazione magnetica dei dati

Spiega come i bit vengono scritti e letti utilizzando coercitività e magnetoresistenza. Collega le proprietà dei materiali dei capitoli precedenti alla progettazione dei supporti di registrazione.

Lezione 2 • Sensori magnetici nei sistemi industriali

Esamina sensori magnetoresistivi, fluxgate e SQUID per la misura industriale di precisione. Confronta sensibilità, larghezza di banda e rumore di fondo tra le tecnologie dei sensori.

Lezione 3 • Processo di progettazione magnetica a livello di sistema

Presenta un flusso di lavoro strutturato dalla specifica alla simulazione, alla prototipazione e alla convalida. Gli studenti applicano l'intero processo di progettazione a un progetto di sistema magnetico conclusivo.

Lezione 4 • Progettazione magnetica dei motori elettrici

Applica le conoscenze di campo, forza e materiali alla progettazione di motori DC brushless e a induzione. Si concentra sulla densità di flusso nel traferro, sulla geometria delle cave e sulla produzione di coppia.