Fisica (Italiano)

Ci sono molte applicazioni della Legge di induzione di Faraday, come esploreremo in questo capitolo e in altri. In questo frangente, citiamo diversi che hanno a che fare con la memorizzazione dei dati e campi magnetici. Un’applicazione molto importante ha a che fare con nastri di registrazione audio e video. Un nastro di plastica, rivestito con ossido di ferro, si muove oltre una testina di registrazione., Questa testina di registrazione è fondamentalmente un anello di ferro rotondo su cui è avvolta una bobina di filo—un elettromagnete (Figura 2). Un segnale sotto forma di una corrente di ingresso variabile da un microfono o una fotocamera va alla testina di registrazione. Questi segnali (che sono una funzione dell’ampiezza e della frequenza del segnale) producono campi magnetici variabili alla testina di registrazione. Mentre il nastro si muove oltre la testina di registrazione, gli orientamenti del campo magnetico delle molecole di ossido di ferro sul nastro vengono modificati registrando così il segnale., Nella modalità di riproduzione, il nastro magnetizzato viene eseguito oltre un’altra testa, simile nella struttura alla testa di registrazione. I diversi orientamenti del campo magnetico delle molecole di ossido di ferro sul nastro inducono un emf nella bobina di filo nella testina di riproduzione. Questo segnale viene quindi inviato a un altoparlante o un lettore video.

Figura 2. Testine di registrazione e riproduzione utilizzate con nastri magnetici audio e video., (credit: Steve Jurvetson)

Principi simili si applicano ai dischi rigidi dei computer, tranne che a un ritmo molto più veloce. Qui le registrazioni sono su un disco rivestito e rotante. Le teste di lettura storicamente sono state fatte funzionare sul principio dell’induzione. Tuttavia, le informazioni di input sono trasportate in forma digitale piuttosto che analogica: una serie di 0 o 1 viene scritta sul disco rigido rotante. Oggi, la maggior parte dei dispositivi di lettura del disco rigido non funziona secondo il principio dell’induzione, ma utilizza una tecnica nota come magnetoresistenza gigante., (La scoperta che i cambiamenti deboli in un campo magnetico in un film sottile di ferro e cromo potrebbero portare cambiamenti molto più grandi nella resistenza elettrica è stato uno dei primi grandi successi della nanotecnologia.) Un’altra applicazione di induzione si trova sulla banda magnetica sul retro della carta di credito personale utilizzata al supermercato o al bancomat. Questo funziona sullo stesso principio del nastro audio o video menzionato nell’ultimo paragrafo in cui una testa legge le informazioni personali dalla tua carta.,

Un’altra applicazione dell’induzione elettromagnetica è quando i segnali elettrici devono essere trasmessi attraverso una barriera. Considerare l’impianto cocleare mostrato di seguito. Il suono viene raccolto da un microfono all’esterno del cranio e viene utilizzato per impostare un campo magnetico variabile. Una corrente è indotta in un ricevitore fissato nell’osso sotto la pelle e trasmessa agli elettrodi nell’orecchio interno. L’induzione elettromagnetica può essere utilizzata in altri casi in cui i segnali elettrici devono essere convogliati su vari supporti.,

Figura 3. Induzione elettromagnetica utilizzata nella trasmissione di correnti elettriche attraverso mezzi. Il dispositivo sulla testa del bambino induce una corrente elettrica in un ricevitore fissato nell’osso sotto la pelle. (credit: Bjorn Knetsch)

Un’altra area di ricerca contemporanea in cui l’induzione elettromagnetica viene implementata con successo (e con un potenziale sostanziale) è la simulazione magnetica transcranica., Una serie di disturbi, tra cui depressione e allucinazioni possono essere ricondotti ad attività elettrica localizzata irregolare nel cervello. Nella stimolazione magnetica transcranica, un campo magnetico rapidamente variabile e molto localizzato viene posizionato vicino a determinati siti identificati nel cervello. Deboli correnti elettriche sono indotte nei siti identificati e possono provocare il recupero del funzionamento elettrico nel tessuto cerebrale.

L’apnea notturna (”la cessazione del respiro”) colpisce sia gli adulti che i neonati (in particolare i bambini prematuri e può essere una causa di morti infantili improvvise )., In tali individui, il respiro può fermarsi ripetutamente durante il sonno. Una cessazione di oltre 20 secondi può essere molto pericolosa. Ictus, insufficienza cardiaca e stanchezza sono solo alcune delle possibili conseguenze per una persona che ha apnea del sonno. La preoccupazione nei neonati è l’arresto del respiro per questi tempi più lunghi. Un tipo di monitor per avvisare i genitori quando un bambino non respira utilizza l’induzione elettromagnetica. Un filo avvolto attorno al petto del bambino ha una corrente alternata che lo attraversa., L’espansione e la contrazione del torace del bambino mentre il bambino respira cambia l’area attraverso la bobina. Una bobina di prelievo situata nelle vicinanze ha una corrente alternata indotta in essa a causa del campo magnetico variabile del filo iniziale. Se il bambino smette di respirare, ci sarà un cambiamento nella corrente indotta, e quindi un genitore può essere avvisato.