Il rocchetto ad induzione, conosciuto anche come “rocchetto di Ruhmkorff”, appartiene alla famiglia dei trasformatori e ha avuto nella storia dell’elettromagnetismo un ruolo di primo piano come generatore di corrente. Si tratta di un tipo di bobina a scarica distributiva. Questo tipo di trasformatore viene utilizzato per produrre impulsi ad alta tensione partendo da una sorgente di corrente continua a bassa tensione. Per produrre le variazioni di flusso necessarie ad indurre la forza elettromotrice nell’avvolgimento secondario, la corrente continua che circola nel primario è interrotta ripetutamente mediante un contatto vibrante chiamato interruttore.
Approfondimenti
Il rocchetto (o trasformatore) ad induzione consiste di due solenoidi di filo di rame isolato avvolti attorno ad un unico nucleo di ferro. Uno dei solenoidi, chiamato “avvolgimento primario” è costituito di decine o centinaia di spire di filo smaltato, l’altro solenoide, detto “avvolgimento secondario”, consiste di diverse migliaia di spire di filo sottile.
Una corrente elettrica che percorre il primario crea un campo magnetico, mentre il secondario è accoppiato magneticamente attraverso il nucleo di ferro. L’avvolgimento primario agisce da induttore, immagazzinando l’energia nel campo magnetico associato. Quando la corrente elettrica viene interrotta improvvisamente, il campo magnetico cala rapidamente e, per via dell’induzione elettromagnetica, questo causa un impulso ad alta tensione attraverso il secondario. Grazie all’alto numero di spire dell’avvolgimento secondario, l’impulso generato ha una tensione di molte migliaia di volt: questa tensione è sufficiente a generare una scintilla o scarica elettrica attraverso l’aria che separa i terminali del secondario.
La dimensione del rocchetto spesso viene indicata in base alla lunghezza della scintilla che può produrre.
Per permettere il funzionamento del trasformatore, la corrente continua deve essere intermittente per poter creare la variazione di campo magnetico necessaria per l’induzione. Il rocchetto di Ruhmkorff utilizza una lamina metallica vibrante chiamata “interruttore” per aprire e chiudere rapidamente il circuito primario. La tensione nel secondario è indotta sia quando il circuito si apre che quando si chiude. La variazione della corrente è molto più rapida quando il circuito si apre così l’impulso nel secondario all’apertura è molto maggiore. Un condensatore è posto in parallelo all’interruttore per smorzare l’arco elettrico fra i contatti e permettere un’apertura più rapida e quindi una tensione maggiore.
L’avvolgimento secondario è costruito in modo da non avere grosse differenze di potenziale fra le spire, per evitare che l’isolamento delle spire possa essere danneggiato dalle alte tensioni generate nella bobina.
Il primario è avvolto attorno al nucleo e poi isolato dal secondario con uno spesso strato di carta o gomma. Ogni sezione del secondario è isolata con un rivestimento di paraffina, connessa alla sezione successiva e poi inserita sul primario. La tensione sviluppata in ogni sezione non è sufficiente a far scoccare un arco tra le diverse sezioni.
Per prevenire le correnti parassite il nucleo ferroso è costruito con un fascio di fili di ferro rivestiti con lacca per isolarli elettricamente, questo evita il formarsi di correnti parassite perpendicolari all’asse magnetico.
Rocchetti ad induzione furono usati per generare le alte tensioni necessarie per il funzionamento dei primi tubi a scarica ed i tubi catodici utilizzati per le ricerche sui raggi X.
Hertz lo utilizzò per dimostrare l’esistenza delle onde elettromagnetiche come previsto da James Maxwell, Tesla e Marconi li utilizzarono nelle loro ricerche sulle onde radio. I principali utilizzi pratici furono come radiotrasmettitore per la telegrafia senza fili e per fornire energia al catodo freddo dei tubi per produrre raggi X. A partire dal 1920 furono rimpiazzati dai tubi a vuoto.
Attualmente è ancora in uso il rocchetto ad induzione nel sistema di accensione per i motori a combustione interna. Una versione ridotta del rocchetto ad induzione pilota i flash allo xeno utilizzati nelle fotocamere e nelle lampade stroboscopiche.
