nessuna commento
beh, da allora ad oggi mi sono beccato 3 volte la sciatica
ma negli intervalli, grazie a un prof che ha richiamato la mia attenzione
sui trasformatori, mi sono reso conto che la cosapotrebbe essere molto più
semplice e che forse non occorre disturbare gli omopolari.
ora sono a questo punto
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Legge di Faraday: perplessità e conferme
aggiornamento 19.12.2016 sera di
http://digilander.libero.it/gino333/Perplessita.docx
( tavola informazioni di servizio
http://digilander.libero.it/gino333/taglio.jpg )
“… Se il campo magnetico nella regione in cui si trova la spira viene modificato in una qualunque maniera (ad esempio modificando la corrente nei circuiti vicini, ovvero muovendo tali circuiti senza alterarne la corrente *** ), si induce nella spira una f.e.m. uguale alla derivata, cambiata di segno, del flusso di induzione magnetica concatenato con la spira stessa. Si intende per flusso di induzione magnetica concatenato con il circuito, il flusso dell’induzione magnetica attraverso una qualunque superficie che abbia il circuito come contorno. Indicando con E=intcirc Esds la f.e.m. indotta e con Ф= int BndS il flusso concatenato con il circuito, la legge dell’induzione elettromagnetica si può scrivere E= -dФ/dt Il segno " sta ad indicare il verso della f.e.m. indotta e quindi anche quello della corrente indotta
(Da un vecchio libro per ingegneri dove: intcirc=integrale circolare int=integrale di superficie)”
ovverosia (con parole mie) dice che la differenza di potenziale dipende dalla variazione del campo magnetico che attraversa la superficie circondata dalla spira.
*** per completare gli esempi aggiungo anche il caso in cui la spira è posta in rotazione nel campo magnetico, si veda
http://digilander.libero.it/gino333/magnetespira2.jpg là dove c’è un magnete a ferro di cavallo: assumendo che fra i poli il campo sia uniforme, tanto la curva del flusso che attraversa la spira quanto la sua derivata, facendo i conti risultano le *sinusoidi* mostrate sotto il disegno (anche geometricamente, basta immaginare di mettere un occhio dove c’è un polo e guardare l’altro polo, misurare la figura che va da un rettangolo massimo a semplice linea e riportare le misure su di un grafico per un po’ di angoli). Stesso risultato ovviamente si avrà tenendo ferma la spira e facendo ruotare i magneti. La legge di Faraday come sopra esposta non lo dice, ma se ne deduce che *quanto più il campo sarà uniforme, tanto più le curve si avvicineranno a una sinusoide regolare* e questo mi serve dopo per contestare :-).
La mia *prima perplessità* riguardò il meccanismo che trasferisce ciò che succede nell’area della spira al filo che la circonda (ovviamente deve arrivare qualcosa al filo dove circola la corrente). La *seconda perplessità* riguardò il fatto che ciò che succede fuori dalla spira sarebbe ininfluente (i fisici dicono che lo si dimostra per via matematica, ma la matematica non fa per me, in ogni caso io cerco un *modello fisico*). Quanto al legame area della spira-filo, qualcuno diceva che ci sarebbe una specie di *irraggiamento*, altri lo negavano sostenendo che ciò che succedeva nell’area *rappresentava* ciò che succedeva al filo, tutti comunque si rifugiavano nella matematica (Stokes & Co) comunque a me mancava sempre il *modello fisico* e trovavo molto più convincente immaginare una interazione *diretta* fra campo e filo, senza intermediari.
La *terza perplessità* mi veniva dalla costruzione amatoriale di alternatori (ne vedete uno in alto nel link precedente): se prendete una di quelle bobine quadrate e l’avvicinate ai magneti in rotazione, osservate subito che mettendo la bobina ortogonale ai magneti, la tensione quasi si dimezza. I fisici dicono che questo succede perché le *linee del campo* entrano con maggior difficoltà nel *buco* della bobina mentre a me veniva nuovamente più intuitivo pensare ad una *interazione diretta fra il campo (variante) e il filo* perciò quando la bobina è parallela ai magneti due i lati della bobina vengono investiti dal campo (gli altri due si sa che sono inattivi) mentre quando la bobina è “di coltello” il lato lontano contribuisce poco.
Questo considerato, era il caso di Insistere sull’interazione diretta campo-filo fregandosene di Faraday e di due secoli di conferme di quella legge? Io avrei potuto farlo, tanto mica c’avevo una cattedra da difendere né una fabbrica di motori elettrici, ma, ahimè, una *osservazione indubitabile* me l’impediva. Torniamo al link precedente, all’antico alternatore fatto col ferro di cavallo e coi i poli cilindrici: se anche il campo non fosse stato uniforme da polo a polo come dicevano i testi, lo doveva essere assai di più nello spazio in cui transitava il filo, pertanto la forma d’onda avrebbe dovuto essere *quadra* non sinusoidale. Magari Maxwell l’oscilloscopio non ce l’aveva, ma i suoi successori avevano certo verificato e se *non* avessero visto la sinusoide, l’avrebbero certo detto. Quindi *l’interazione diretta campo-filo non stava in piedi*.
Però (sempre a mio parere) *neppure stava in piedi l’interazione con l’area della spira*. Così mi misi a fantasticare su di un modello in cui l’interazione avveniva con lo spazio circostante (non limitato dall’area della spira) immaginando poi che da questo spazio *eccitato* irradiasse qualcosa verso i fili. Una stupidaggine colossale (*cherubinica* qualcuno la definì) perché m’immaginavo un modello alternativo a Faraday ma con gli stessi problemi di *irraggiamento* che attribuivo alla stessa Legge di Faraday.
Non sto a raccontarvi quante prove (inutili) feci per trovare una conferma, *due o tre anni ci ho perso*, e ho rotto le palle a un sacco di gente che ora non mi saluta più, persino mio cognato (ma forse lì ha giocato anche una questione di eredità). Per dimostrarvi quanto ci ho lavorato, metterò in fondo i link a vari paginoni che raccolgono parte delle mie inutili fatiche, tutte da addebitare alla pigrizia dei fisici recenti che non hanno verificato le supposizioni dei grandi del passato.
Però recentemente, per motivi troppo lunghi da raccontare, la verifica l’ho fatta io, mi sono comprato un oscilloscopio e ho visto che la curva coi poli cilindrici non è una sinusoide, e non è neppure quadra, la vedete al test 3 del link precedente dove riferisco pure che un fisico ha verificato via simulazione che *quella curva cornuta è compatibile con la legge di Faraday* (sta in USA e usa Franco come nikname e anche qui lo ringrazio nonostante lui non vedesse di buon occhio queste mie escursioni in campo altrui, e questo è il meno perché m’accusava d’aver detto che la curva cornuta dimostrava addirittura l’invalidità della legge di Faraday).
Comunque sia eravamo *1 a zero* per Faraday (e zero in condotta ai fisici del 900), ma le mie perplessità su come ciò che succede nell’area della spira si trasmette al filo, restavano tali e quali. Inoltre ho visto curve abbastanza regolari quando non dovrebbero esserlo (se si accetta ciò che si deriva dalla legge di Faraday sulla uniformità del campo, vedi test 6, i dettagli sono nel link) così mi sono permesso di spostare il punteggio *2 a 1 per me*.
Poi ho messo nel piatto un vecchio e particolarissimo test
http://digilander.libero.it/gino333/rotazione.jpg che è pure in contrasto con la legge di Faraday e dove, con un metodo di misura un po’ particolare, credo d’aver confutato ciò che la fisica corrente affermerebbe per giustificare il risultato da me *osservato* e quindi ora mi permetto di dire: *3 a 1 per me*.
Ma non basta avere delle perplessità giustificate: occorre proporre qualcosa che riduca le perplessità ma che sia compatibile con quello che già si sa: le misure fatte con la legge di Faraday sono senza dubbio ottime e trovare una formula alternativa, anche esistesse, sarebbe comunque fuori della mia portata. Inoltre si vede immediatamente che anche col mio modello l’interazione avviene, nei casi normali, prevalentemente nell’area della spira e quindi come metodo di calcolo la legge di Faraday può benissimo essere accettata pur pensando a *diversa interpretazione fisica* del fenomeno: che sia mr. Stokes ad informare gli elettroni del filo o che siano “tentacoli” del filo (vedi poi) a farsi solleticare dalla variazione del campo, che differenza fa?
Ringrazio quindi per l’invito a riflettere sui trasformatori (fondamentale per questa riflessione) ricevuto dal prof. G.Ruffino di Genova (l’avevo ricevuta anni fa pure dal prof …….. ma allora forse non ero in grado di di “farmi solleticare” :-). Entrambi i professori non condividono i miei vaneggiamenti, ma spero di convertirli, un giorno o l’altro, anche perché credo che Faraday concorderebbe meco piuttosto che con Maxwell :-)
Qualche commento per completare le tavole.
Nella tavola INDUZIONE MAGNETE-SPIRA (1)
http://digilander.libero.it/gino333/magnetespira1.jpg mostro una grandissima bobina posata su di un piano; sul piano ci sta pure un bel magnetone (col polo appoggiato sul piano) che poi viene sollevato verticalmente. L’oscilloscopio mostra che:
1) il segno dipende dall’essere il magnete a destra oppure a sinistra della matassa
2) l’intensità dipende dalla distanza magnete-matassa, non dipende dall’essere dentro o fuori dalla bobina (e questo è un ulteriore contrasto con l’enunciazione della legge di Faraday)
In altro a destra c’è uno schema (tratto da un libro di Einstein-Infeld) che mostra come la corrente che percorre una spira genera un campo anulare attorno al filo, campo che ne genera un altro ortogonale e del tutto simile a quello di un magnete permanente. Sappiamo tutti che se la spira non fosse alimentata e che se mettessimo un magnete dove è disegnato il campo ortogonale e che se poi lo tirassimo fuori (variazione del campo) avremmo un breve impulso di corrente di un certo segno. Esattamente la stessa cosa mostrata nelle varie foto.
Nel disegno a destra sotto il precedente viene proposto uno schizzo stile Einstein-Infeld che schematizza ciò che succede nei vari test di sinistra e viene subito da pensare ad un meccanismo tipo ingranaggio-cremagliera.
Però, considerando che il semplice movimento delle linee del campo rispetto al filo (o meglio, rispetto al suo campo anulare) non dà luogo ad induzione se non c’è anche una *variazione di intensità del campo* (vedi tavola TAGLIO DELLE LINEE DEL CAMPO
http://digilander.libero.it/gino333/taglio.jpg e se si considera pure la tavola TRASFORMATORE
http://digilander.libero.it/gino333/trasformatore.JPG dove si ha induzione senza movimento bastando evidentemente la sola variazione di intensità del campo) si capisce che l’analogia è molto grossolana. Però resta evidente che l’induzione dipende da qualcosa che succede nello spazio in cui il campo (variante) del magnete si intreccia con quello generato attorno al filo in cui circola la corrente indotta.
Sembra cioè lecito pensare che nell’interazione dei due campi *qualcosa*, tramite il campo anulare attorno al filo, si trasmetta agli elettroni nel filo e li faccia *correrere* così mantenendo attivo il campo anulare attorno al filo (ciò che prima ho chiamato *tentacoli*).
Ma qui salta fuori la questione dell’uovo e della gallina: come s’innesca il meccanismo? All’inizio mica esiste il campo anulare attorno al filo! Beh, nella tavola TRASFORMATORE prima linkata ho schizzato un’ipotesi: all’inizio potrebbe bastare il campo magnetico dei singoli elettroni, poi gli elettroni in lentissimo movimento creerebbero un primo piccolo anello, questo anello aumenterebbe la velocità della corrente, l’anelllo magnetico s’allarga e pesca più variazione di campo, eccetera eccetera.
Ripeto che si tratta solo di immaginare un modello fisico diverso perché esclusi i casi stranissimi come in
http://digilander.libero.it/gino333/rotazione.jpg, l’interazione comunque avverrebbe prevalentemente nell’area della spira e comunque in proporzione a quell’area (volendo, anche in proporzione alla lunghezza dei fili attivi come si vede da mie vecchie misure
http://digilander.libero.it/gino333/testspire.jpg )
Infine riflettendo sul funzionamento di un alternatore assiale,
http://digilander.libero.it/gino333/alternatore.jpg vedo che quello che ho qui osservato partendo dagli esperimenti più semplici immaginabili, doveva essermi subito evidente. Chissà perché mi sono incaponito sull’interazione diretta fra *campo e filo*.
Un ulteriore indizio lo vedo nel fatto che il movimento di un magnete parallelo ad un filo non produce tensione (ne ho parlato nella tavola ALTERNATORE). E’ vero che rispetto al filo un tale movimento non produce una *varazione* del campo, ma l’elettrone che ne sa se si trova in un filo parallelo o storto? Bisogna che ci sia di mezzo quella specie di ingranaggio affinché ci possa essere differenza.
Addirittura (ci penso solo ora) se gli elettroni fossero *eccitati* da una specie di radiazione che proviene dall’area della spira e questa fosse tonda, l’impulso sarebbe mediamente a 90° per tutti gli elettroni perciò solo se *non* c’è la “mediazione” dell’area della spira (come è sottintesa nella legge di Faraday) si può distinguere la relazione fra il movimento del magnete e l’orientamento del filo (ma ci devo pensare ancora).
Se poi in qualche modo si potesse invece affermare che gli elettroni nei tratti di filo paralleli al movimento dei magneti sono sì eccitati, ma *ortogonalmente* al filo e quindi non contribuiscono alla *forza* della corrente, lasciate che vi esprima un’ulteriore perplessità: vabbè che tenderebbero a uscire dal filo (e non possono), ma se metti sotto tensione una boccia di rame, ovunque la metti a terra con un dito bagnato (e le scarpe pure bagnate) sempre prendi la scossa (scusate la terminologia non tecnica, ma così evito le bacchettate e direi che ci si possa intendere ugualmente). Insomma voglio dire che comunque si *eccitino* gli elettroni, sempre dovrebbero concorrere a creare tensione, proprio come gonfiando una camera d’aria non conta la direzione della pompa.
Però a me pare comunque un bel casino e troverei la cosa molto più *comprensibile* se mi dicessero: quegli elettroni non si eccitano perché i loro ingranaggi non ingranano con le cremagliere.
Faccio una pausa dicendo che se non ho preso una cantonata omerica, devo però ammettere di aver avuto due grandissimi vantaggi:
a) un alternatore per le mani di cui potevo muovere i pezzi a piacimento (provateci con un asincrono)
b) l’ignoranza più completa: se vai in un bosco senza sapere dov’è il sentiero puoi finire nel burrone, ma puoi anche trovare anche il porcino rintanato.
Ma la storia è ancora lunga (e speriamo che la vostra pazienza non sia finita)
Received on Mon Dec 19 2016 - 18:07:52 CET
