Discussione: Domanda di elettrostatica

CITAZIONE (compositore @ 25/9/2006, 14:19)

Wechselstrom: la tua giusta precisazione mi ha confuso le idee (davvero). Adesso non sono più sicuro di quello che ho detto a gabryel!!

Eccomi, Compositore, un po' in ritardo...
Infatti, senza nemmeno una figura, quel che ho scritto è un po' difficile da immaginare. In Rete non ne ho trovate, allora la posto io.

Il cilindretto è un campione di sostanza diamagnetica, sospeso sul solenoide attraverso una molla (o meglio un dinamometro). Il solenoide è visto in sezione: dove c'è la "X" la corrente è entrante nella figura, dove c'è "•" la corrente è uscente dalla figura. Pertanto, per la regola della mano destra, l'induzione magnetica B generata dal solenoide è diretta come in figura.
Ora, quello che si rileva nella realtà è che nel campione diamagnetico, sottoposto al B anzi detto, si genera un momento magnetico m opposto a B. m e dB/dz (variazione spaziale di |B| lungo l'asse z del solenoide) dànno origine ad una forza F che spinge il campione diamagnetico dove il campo B è minore, cioè fuori dal solenoide.
Inoltre... Se la corrente scorresse al contrario nel solenoide, il campione diamagnetico verrebbe comunque respinto.
Al fine di fugare ogni ulteriore dubbio (se ce ne fosse bisogno) ho preparato una
DIMOSTRAZIONE (vettoriale):

SPOILER (clicca per visualizzare)

Sotto certe ipotesi vale la formula:
F = m dB/dz (F è espressa in N, m in A·m², dB/dz in T/m).
F = forza risentita dal campione diamagnetico;
m = momento magnetico acquisito dal campione una volta immerso in B;
dB/dz = derivata di B lungo l'asse del solenoide.

Non sto qui a dilungarmi citando tali ipotesi. Ad ogni modo, si dimostra che questa formula la possiamo applicare al caso in figura.

▓ CASO I: identico alla figura. ▓
Si ha che B = B û_z, allora per definizione di materiale diamagnetico m = -m û_z.
Nel punto in cui si trova il campione dB/dz < 0 (perché B è decrescente). Pertanto, ponendo dB/dz = -p:
F = -m·(-p) û_z = m p û_z
da cui si vede che F è repulsiva rispetto al solenoide.

▓ CASO II: B è opposto a quello in figura. ▓
Riallineiamo l'asse z in modo tale che û_z sia concorde a B. Allora troviamo che:
B = B û_z e per definizione di materiale diamagnetico m = -m û_z.
Nel punto in cui si trova il campione dB/dz > 0 (perché B è crescente). Pertanto, ponendo dB/dz = p:
F = -m·p û_z
da cui si vede che F è ancora repulsiva rispetto al solenoide.
CVD

Ciao a tutti!
P.S. In blu gli edit. Ho preferito mettere la dimostrazioncina come spoiler per non appesantire il post.

Edited by Wechselstrom - 27/9/2006, 11:24

Grazie davvero, anche per il disegno (potresti venderlo su ebay come il Progetto Forza Maggiore).
... scherzi a parte, ora ho capito: il campione diamagnetico viene respinto o attratto dal solenoide (volendo anche un magnete?) a seconda del verso della corrente e quindi del vettore induzione B (o, nel caso del magnete, la polarità di quest'ultimo?) ... se non ho capito nemmeno ora ti autorizzo ad urlare

CITAZIONE (Wechselstrom @ 26/9/2006, 23:26)

Ma... Se la corrente scorresse al contrario nel solenoide, il campione diamagnetico verrebbe attratto.

aspetta, aspetta, aspetta ...
questo però mi suona strano ... non dovrebbe venire respinto comunque?
qualunque sia il verso della corrente, l'induzione B è minore SEMPRE E COMUNQUE FUORI dal solenoide, no? (ci sto ragionando in salita, ma ce la sto mettendo tutta)

CITAZIONE

forza F che spinge il campione diamagnetico dove il campo B è minore, cioè fuori dal solenoide.

AIUTO!

CITAZIONE (compositore @ 26/9/2006, 23:40)

il campione diamagnetico viene respinto o attratto dal solenoide (volendo anche un magnete?) a seconda del verso della corrente e quindi del vettore induzione B (o, nel caso del magnete, la polarità di quest'ultimo?)

La differenza è un po' più sottile: la forza non dipende tanto da B, bensì da dB/dz.
Quantitativamente (quindi non usando vettori) vale che:
F = m·dB/dz
F = forza subita dal campione (in N);
m = momento magnetico acquistato dal campione (in A·m²);
dB/dz = variazione dell'intensità dell'induzione magnetica lungo l'asse del solenoide (in T/m).

Supponi di avere un solenoide quasi ideale (ovvero che abbia l » d, cioè che sia molto più lungo di quanto sia il suo diametro). Il campo B al suo interno si può approssimare come costante spazialmente. Ora se tu appendi nel suo centro un campione di un qualche materiale e poi lo lasci libero di muoversi, si osserva che questo campione resta immobile. Perché? Perché nel centro del solenoide vale, con buona approssimazione, che dB/dz = 0. È per questo che si sospende il campione nei pressi del bordo del solenoide: lì infatti dB/dz è non nullo.
Comunque, come hai detto tu, si può ragionare esattamente alla stessa maniera usando dei magneti permanenti: ovvero al posto del solenoide posso impiegare un magnete permanente.
Ciaociao

Salve,

le sostanze diamagnetiche come idrogeno ed oro tendono, a causa di un fenomeno legato alla precessione di Larmor, ad assumere un orientamento magnetico opposto a quello del campo esterno. Quindi si comportano da "cuneo" per le linee di forza, indipendentemente dal verso, spingendole verso l'esterno del materiale. Non tutte le linee vengono spinte fuori, e quanto del campo venga espulso dipende dal materiale. In generale quindi oppongono una certa resistenza alla penetrazione del campo, un po come fa un sasso dentro un fiume. In un campo magnetico omogeneo rimangono immobili, dato che la forza applicata al materiale e dovuta dal campo magnetico esterno è uguale in tutti i punti. Se però il campo magnetico non è omogeneo, il materiale diamagnetico subirà una spinta opposta alla direzione nella quale il campo è più denso, esattamente come quando comprate un gelato di tipo "Calippo" (che esempio) e lo premete da sotto. Il premere il gelato da sotto non fa altro che creare una situazione di squilibrio fra i vettori di forza agenti sul nostro ghiacciolo, spingendolo in direzione opposta (perchè ci "scivola" dalle dita).
Non importa quale sia l'ortientamento del campo, perchè la sostanza diamagnetica assume sempre orientamento magnetico opposto.Quindi un diamagnetico viene respinto (in un campo NON OMOGENEO).

Edited by Hellblow - 27/9/2006, 00:40

... e col magnete permanente ne stiamo sempre al di fuori ... per cui dB/dz è sempre diverso da zero con B decrescente al crescere della distanza dal magnete (qualsiasi polarità gli mostriamo), ne risulta, per un materiale diamagnetico, una forza risultante sempre repulsiva (è lì che volevo arrivare )

p.s.: lo so che sono un po' parac.., scusa

ok ... ora continuiamo ad "aiutare" Gabryel

i tubicini:

aghi: se fossero ferromagnetici magari è meglio non usarli (non si sa mai che rompessero le scatole al funzionamento) ... quindi, come dice Elektron, quelli in plastica per zootecnica, assolutamente si

tubicini di plastica ricavati da cavi elettrici per elettronica: wirewrap, flat cable, chi più ne ha più ne metta ... mi pare che vadano bene ... per fare l'imbutatura bulgara (questa è la volta che mi bannano!) si potrebbe inserire da un lato una "punta conica metallica" lievemente riscaldata così da deformare (svasare) la plastica isolante

stoppino: perchè no? ... funziona col petrolio delle lampade ... non ha l'uscita ad imbuto (e non ho idea di come si possa fare) ma per ora è "l'insieme di tubicini" più sottili che ho trovato (quindi è quello che ti farà raggiungere le altezze maggiori ... fino alla Luna!! ... purtroppo è anche quello in cui il flusso sarà più lento!)

e tutti gli altri che ha elencato Elektron.

CITAZIONE (Hellblow @ 27/9/2006, 00:34)

Quindi un diamagnetico viene respinto (in un campo NON OMOGENEO).

CITAZIONE (compositore @ , )

ne risulta, per un materiale diamagnetico, una forza risultante sempre repulsiva

Eh sì, avete ragione! Invece io, quando invertivo la corrente, non cambiavo segno a dB/dz, o - equivalentemente - non riallineavo l'asse z con la direzione di B.
Ora provvedo a correggere i miei post precedenti.
Ciao e scusate se vi ho fatto perdere del tempo.

CITAZIONE

Ciao e scusate se vi ho fatto perdere del tempo.

Scherzi? Sono cose che capitano spesso, sapessi io che combino quando faccio robe di quel tipo!!! ltro che segno

CITAZIONE

Ciao e scusate se vi ho fatto perdere del tempo.

Non dirlo neanche per scherzo! Ritengo che in questo post non sia stato sprecato neanche un messaggio...rileggilo tutto dal principio e nota che evoluzione sorprendente c'è stata!

L'idea di base è stata mia ma, se il dispositivo funzionasse (e fino ad ora non c'é nessun motivo tecnico-pratico per dubitarne) il merito sarebbe tutto vostro.

In particolare, Compositore, ha dato un contributo decisivo con due intuizioni geniali:

- L'introduzione del ferrofluid...se avessi portato avanti la tesi dell'acqua sicuramente avrei dovuto abbandonare il progetto. Infatti, l'elettrete perde inevitabilmente la sua carica elettrostatica ed il magnete (e Compositore è stato il primo a sottolinearlo) non può attrarre l'acqua ma solo respingerla;

- l'idea del tubo capillare con l'uscita a forma di tromba...essa potrebbe rivelarsi decisiva per il funzionamento del dispositivo. Infatti, se come pensiamo rende più fragile la resistenza opposta dal ferrofluid ad uscire dal tubo capillare, una forma di quel tipo riduce l'intensità del campo necessaria a vincere la capillarità del liquido e potrebbe evitare il suo attaccamento al magnete (cosa che sarebbe quasi certamente avvenuta nel caso di un magnete troppo potente).

Continuate a fare ipotesi ed a suggerirmi nuove soluzioni, quindi. Il progetto è abbastanza serio e la sua riuscita potrebbe rivoluzionare alcune convinzioni ben radicate in noi, tanto da scoraggiare qualsiasi tentativo di messa in discussione.

Io vedrò di essere il più celere possibile nella costruzione del prototipo ma anche voi, se ne avete la possibilità, sperimentate!

Ciao

Gabriele

Dopo piu' di un anno senza alcun post da parte mia, torno a scrivere con una domanda:

Per diminuire la tensione superficiale non basterebbe utilizzare dell'acqua saponata?
In questo modo il ferrete o il magnete potrebbero strappare piu' facilmente le gocce (in aggiunta sempre allo svasamento "bulgaro")


Oppure la diminuzione di tensione superficiale influenza anche la capillarita'?



Edited by 7rax77G - 27/9/2006, 18:02

CITAZIONE (7rax77G @ 27/9/2006, 14:00)

Oppure la diminuzione di tensione superficiale influenza anche la capillarita'?

fonte: http://www.galenotech.org


purtroppo si...

però si potrebbe comunque "regolare" la tensione superficiale del ferro fluido in modo da ottenere un compromesso tra quota ed estrazione della goccia, questo si.

CITAZIONE

l'elettrete perde inevitabilmente la sua carica elettrostatica

Sei sicuro? Io non credo. L'elettrete dovrebbe essere l'equivalente del magnete e cioè permanente!

I microfoni che funzionano con elettrete costano un pozzo di soldi, ti immagini se dopo qualche mese smsttessero di funzionare?

da wikipedia

CITAZIONE

Electrets are only in a metastable state, but may still store excess charge or polarization for extremely long periods of time.

Ciao

CITAZIONE

l'elettrete perde inevitabilmente la sua carica elettrostatica

Credo valgano le stesse condizioni dei magneti.

ho cercato quà e là ed effettivamente sembra che un elettrete non si scarichi tanto facilmente (ho guardato nelle caratteristiche di un microfono e si dice che tiene la carica per "centinaia d'anni").

però i magneti te li tirano addosso (e fanno male) ... gli elettreti, sinceramente, mi pare che siamo sull'autocostruzione, perchè volendo comprarne uno ... dove lo trovi un negozio che ti fa scegliere quale elettrete vuoi? si trovano diverse misure? diverse potenze?

(una piccola differenza dovrebbe comunque esserci secondo wikipedia)

CITAZIONE

Electret (formed of elektr- from "electricity" and -et from "magnet") is a dielectric material that has a quasi-permanent electric charge or dipole polarisation.

CITAZIONE

There is a similarity between electrets and the dielectric layer used in capacitors; the difference is that dielectrics in capacitors possess an induced polarization that is only transient, dependent on the potential applied on the dielectric, while dielectrics with electret properties exhibit quasi-permanent charge storage or dipole polarization in addition.

... parla sempre di "quasi-permanent charge storage"

CITAZIONE

... parla sempre di "quasi-permanent charge storage"

Io mi accontento di 100 anni. Volevi sopravvivere al tuo dispositivo free energy?

ROFL!

volevo solo fare il puntiglioso! ... ma non vi arrabbiate mai?