Domanda di elettrostatica

[Ospite]

Salve a tutti,

anche se, apparentemente, questo 3D può essere inteso come OT, il suo scopo è quello di valutare la possibile realizzazione di un dispositivo free-energy che mi è venuto in mente sulla base di due semplici considerazioni (che dirò più avanti, dopo aver elaborato la migliore configurazione con cui il dipositivo può essere realizzato).

Ed è proprio per capire quale potrebbe essere la configurazione ottimale con cui costruire il dispositivo che vi chiedo (se possibile) di sollevarmi da alcuni dubbi:

- se elettrizzo una bacchetta di vetro (strofinandola contro un panno di lana) e mantengo la stessa con un guanto di pelle, l'elettrizzazione si mantiene nel tempo o tenderà ad annullarsi?

- per quale motivo, per esempio, la bacchetta elettrizzata può deviare un filo d'acqua che scende dal rubinetto mentre un megnete non può farlo? Ho sempre creduto che la carica elettrostatica è della stessa natura di quella elettromagnetica...

Grazie anticipatamente a tutti coloro che vorranno essermi d'aiuto.

Gabriele

[Framoro]

La carica elettrostatica tende a stabilizzarsi,in pratica la bacchetta una volta elettrizzata perde le sue cariche,causa aria,umidità ecc Il sistema tende a un equilibrio iniziale.

Un sistema free energy che sfrutta la carica elettrostatica si chiama: macchina Testatika,fai una ricerca con goole.

[Ospite]

CITAZIONE (gabryel81 @ 23/9/2006, 17:23)

- per quale motivo, per esempio, la bacchetta elettrizzata può deviare un filo d'acqua che scende dal rubinetto mentre un megnete non può farlo? Ho sempre creduto che la carica elettrostatica è della stessa natura di quella elettromagnetica...

Perché la bacchetta elettrizzata induce cariche di segno opposto localmente nel flusso d'acqua, poiché anche l'acqua stessa è un dielettrico. Si viene così a creare una forza attrattiva locale tra una porzione del flusso di liquido e l'estremità elettrizzata della bacchetta.
In realtà, facendo passare dell'acqua in un campo magnetico, si verifica un fenomeno "analogo" a quello elettrostatico. Il problema è che tale fenomeno è meno "visibile" di quello elettrostatico perché necessita di un campo magnetico notevole (non so dirvi quanto... Bisognerebbe mettersi a fare 2 conti...). Infatti l'acqua è diamagnetica, con una suscettività magnetica pari a -0,9·10^-5.
Vedi: http://it.wikipedia.org/wiki/Materiale_diamagnetico
http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
Ciaociao ">

[Ospite]

Ciao,

CITAZIONE

La carica elettrostatica tende a stabilizzarsi,in pratica la bacchetta una volta elettrizzata perde le sue cariche,causa aria,umidità ecc

Questo è un problema...il mio dispositivo ha bisogno di una attrazione elettrostatica permanente.
Forse può essere utile creare un ambiente particolare in cui la bacchetta di vetro mantiene la sua elettrizzazione. Oppure si può usare un magnete molto potente:

CITAZIONE

In realtà, facendo passare dell'acqua in un campo magnetico, si verifica un fenomeno "analogo" a quello elettrostatico. Il problema è che tale fenomeno è meno "visibile" di quello elettrostatico perché necessita di un campo magnetico notevole (non so dirvi quanto... Bisognerebbe mettersi a fare 2 conti...). Infatti l'acqua è diamagnetica, con una suscettività magnetica pari a -0,9·10-5.

Qualcuno saprebbe dirmi quanto 'notevole' deve essere il campo generato da questo magnete?

Grazie delle informazioni che mi avete già dato...

Gabriele

[acirasa]

Per gabriel:

CITAZIONE

Questo è un problema...il mio dispositivo ha bisogno di una attrazione elettrostatica permanente.

grazie ad elektron in un altro post abbiamo imparato che esiste l'analogo del magnete che si chiama elettrete, forse può esserti utile.

Ciao

[Ospite]

L'elettrete si puo' fare con i CD ROM che sono di mylar +-
Sciolto il CD ROM si versa su una lastra piana di vetro e con e con l'EHT del monitor del PC sfondato (vedi JNL che' un vecchio lupo di mare con il suo thruster) si puo' fare ...
Un bel trombone acustico e si fa' la corrente direttamente dal rumore del traffico .. eh pero!
Azzz... :"> h34r:">

[Ospite]

devi usare proprio acqua?
se non è strettamente necessario potresti usare del costoso ma efficace FERROFLUID (ripeto, non so cosa hai in mente, quindi potrei aver detto una scemenza :"> )
A quel punto, un getto di ferrofluid lo devii (come si scrive?) con un magnete relativamente poco potente.

[Ospite]

Mi sembrava di aver letto di elettreti utilizzati per la rivelazione di radon: venivano caricati ad un potenziale di 750 V e "perdevano" da 1 V a 4 V al mese. Cmq, ad esser pignoli , l'analogo di un materiale ferromagnetico è un materiale ferroelettrico, che presenta una polarizzazione residua, un ciclo d'isteresi ed altre caratteristiche analoghe al suo "duale" ferromagnetico. Esempi di materiali ferroelettrici: titanato di bario BaTiO₃, niobato di potassio KNbO₃, titanato di piombo PbTiO₃, niobato di litio LiNbO₃, titanato di bismuto Bi₄Ti₃O₁₂ ...
Inoltre, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric, ci dice che "elettrete" è sinonimo di materiale "ferroelettrico".
Ciaociao ">

[Ospite]

CITAZIONE (Wechselstrom @ 24/9/2006, 02:15)

Inoltre, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric, ci dice che "elettrete" è sinonimo di materiale "ferroelettrico".
Ciaociao ">

perciò va bene un elettrete ... nel caso si opti per la deflessione elettrica di un "filo" d'acqua.

x gabryel81: siccome i magneti permanenti sono più reperibili degli elettreti (e soprattutto non si scaricano se non superano la temperatura di Curie o per magnetizzazione inversa ... casi limite da evitare) - ripeto, credo che col FERROFLUID al posto dell'acqua, tu possa risolvere il problema ... a meno che tu non necessiti proprio dell'acqua, ma questo non posso saperlo. ">

[Ospite]

X Compositore:

Il mio dispositivo (di una semplicità 'banale') utilizza due proprietà dell'acqua: una è quella diamagnetica (che può essere soppiantata da quella magnetica del ferrofluid), l'altra che è propria dell'acqua (e di, credo, pochi altri liquidi). Mi sto documentando, ma dubito che il ferrofluid possegga tale proprietà. Comunque è un liquido dalle proprietà interessanti, grazie della segnalazione ">

X tutti gli altri:

L'elettrete potrebbe essere una soluzione interessante. Ho deciso, comunque, di provare a realizzare il dispositivo prima con una semplice bacchetta di vetro elettrizzata, e vedere se così funziona. A quel punto (una volta verificato il suo funzionamento 'temporaneo'), non c'è nessun motivo per cui non dovrebbe funzionare con un elettrete o con un materiale ferroelettrico.

Grazie infinite e spero di darvi presto buone notizie (anche parziali).

[Ospite]

Ciao a tutti,

ho eseguito un piccolo esperimento per verificare l'esattezza del principio su cui si basa la mia idea del dispositivo free-energy.

Sembra che l'esito sia positivo...

C'è da dire, tuttavia, che il fenomeno è temporaneo e non mi ha permesso di fare una valutazione oggettiva.

La mia idea si basa su due semplici considerazioni:

- per il fenomeno della capillarità, l'acqua tende a salire attraverso un tubicino di sezione molto piccola;

- l'acqua, per le sue proprietà diamegnetiche, può essere attratta da una bacchetta di vetro opportunamente elettrizzata;

Il quesito che mi sono posto è il seguente:

La forza di attrazione generata dalla bacchetta elettrizzata sarebbe in grado (a patto di determinati parametri di sezione e altezza del tubo capillare) di 'strappare' delle molecole di acqua (vincendo le forze di adesione) dalla parte finale di un tubo capillare?

In questo modo, si può sfruttare la caduta delle molecole di acqua per avere energia (per esempio, con un piccolo 'mulino' che ruota grazie alla caduta di gocce d'acqua 'strappate' dalla parte finale di diversi tubi capillari ad opera dell'elettrete.

In pratica, il dispositivo dovrebbe essere così composto:

Un tubo capillare a forma di manico d'ombrello rovesciato (di sezione e altezza da decidersi in base a calcoli che considerano la potenza e la distanza dell'elettrete), che parte da una bacinella piena d'acqua e ha la parte terminante rivolta all'interno della bacinella stessa ma di poco sopra il livello dell'acqua. Proprio in prossimità della parte finale del tubo ci sarà un elettrete (o un magnete permanente molto potente). L'acqua si arrampica (per effetto della capillarit&agrave lungo il tubo, poi scende e si arresta sulla parte terminante. A questo punto, le molecole d'acqua subiscono l'attrazione costante dell'elettrete che vince la loro tensione superficiale, le 'strappa' dal tubo capillare e le fa ricadere nel recipiente.

Cosa ne pensate?

Qualcuno potrebbe darmi delucidazioni dal punto di vista matematico?

Qualche idea per migliorare il dispositivo?

Gabriele

[Ospite]

Un disegno (in giallo l'elettrete o il magnete):

Attached Image

[Ospite]

l'idea e buona se l'eletrete non perde la sua funzione in qualche modo ...l'unico consiglio che posso dare io e di faren una fila consistente di tubi capillari e fare in modo che le gocce cadano su dei mulini sfasati collegati tutti allo stesso asse...dato che il peso e la forza sarebbero esigue.

[Ospite]

Finalmente una risposta...

CITAZIONE

l'unico consiglio che posso dare io e di faren una fila consistente di tubi capillari e fare in modo che le gocce cadano su dei mulini sfasati collegati tutti allo stesso asse...dato che il peso e la forza sarebbero esigue.

Sì, l'energia prodotta con un singolo tubo capillare è esigua. Io, infatti, ho disegnato solo il principio di funzionamento. Se si vuole ottenere una energia utilizzabile bisogna fare come dici tu (oppure si potrebbero anche incanalare con un imbuto tutte le gocce che cadono da diversi tubi capillari e posizionare il mulino sotto l'uscita dell'imbuto. In questo modo si dovrebbe avere un filo d'acqua continuo).

Credo, però, che il problema della sfruttabilità dell'energia è secondario rispetto alla funzionabilità del dispositivo. Se, infatti, il dispositivo funziona sarebbe moto perpetuo è l'interesse scentifico, in tal caso, è altissimo.

CITAZIONE

l'idea e buona se l'eletrete non perde la sua funzione in qualche modo

Il fulcro del problema è tutto lì. Le soluzioni proposte fino a questo momento limitano il funzionamento ad un tempo finito (in quanto l'elettrete perde la sua elettrizzazione). Se si potesse utilizzare un magnete permanente molto potente (di potenza sufficiente a vincere la tensione superficiale esistente al bodo del tubo capillare ed a 'strappare' delle molecole d'acqua) il problema sarebbe risolto.

[mariomaggi]

Ciao
Avevo sottoposto lo stesso quesito al mio professore di fisica all'ITIS per metterlo in difficolta' (scusami, Erasmo!), sapendo che non puo' funzionare. Fenomeni di capillarita' e di tensione superficiale del liquido lo tengono saldamente nel tubicino, il liquido forma una superficie curva.
Ciao
Mario

[Ospite]

si, Mario ...
quel che dici è corretto e mi pare sia un noto paradosso di idraulica vecchio qualche secolo (credo) ... ma qui gabryel81, consapevole della tensione superficiale che tiene l'acqua saldamente nel tubicino, ha giustamente introdotto in uscita al tubicino un elemento che dovrebbe tendere a rompere tale tensione superficiale appunto (hai letto completamente?).

x gabryel: in questo caso specifico, la potenza del magnete potrebbe essere alla portata dell'attualmente reperibile ... mi spiego:

essendo la forza di un magnete esercitata sull'acqua di tipo repulsivo (anche se debole), questo magnete tu lo puoi piazzare esattamente come se fosse una boccola di uscita alla cannula, così da ottenere il massimo delle prestazioni ... in questo caso dovresti usare un magnetino toroidale (possibilmente il più potente che trovi ... neodimio N50?) in modo che il diametro interno del toroide coincida il più possibile col diametro della cannula ... spero di essere stato chiaro ...

p.s.: ci sarebbe un metodo bulgaro che mi è venuto in mente mentre scrivevo questa del magnete:
senza nessun magnete e nessun elettrete:
e se la cannula avesse un profilo di uscita "a tromba"? cioè svasato a imbuto con diametro crescente in uscita (ovviamente dopo la curva)? Mi sembra che in quel caso la tensione superficiale si rompa in uscita pur mantenendo la capillarità nel primo tratto (salita) tutto meccanico ... mmm ... ci deve essere qualcosa che non va .... :">

[Ospite]

CITAZIONE (compositore @ 24/9/2006, 20:16)

ma qui gabryel81, consapevole della tensione superficiale che tiene l'acqua saldamente nel tubicino, ha giustamente introdotto in uscita al tubicino un elemento che dovrebbe tendere a rompere tale tensione superficiale

Diciamo che la tensione superficiale tende a unire una molecola all'altra;il fatto dell'aderenza del liquido alla U capovolta è dovuta ad altri fenomeni. Purtroppo anche la U presenta capillarità,e l'acqua tenderà sempre a salire,sia all'ingresso della U che all'uscita della U.

[Ospite]

In realtà io puntavo sull'attrazione (non sulla repulsione). Ho realizzato il seguente esperimento:

In un bicchiere di plastico pieno d'acqua ho immarso una carta assorbente arrotolata e ho appoggiato l'estremità uscente sull'orlo del bicchiere.
Per effetto della capillarità, la carta ha presto 'trasportato' l'acqua fino alla punta appoggiata fuori dal bicchiere.
Ho elettrizzato la bacchetta di vetro mantenendola con un guanto di pelle e strofinandola su un panno di lana.
Ho avvicinato la bacchetta alla punta della carta inzuppata d'acqua e ho notato che, lentamente, si è formata una goccia.
Dopo pochi istanti la forza attrattiva della bacchetta di vetro ha vinto la tensione superficiale ed ha fatto cadere la goccia fuori dal bicchiere.

Questo esperimento dovrebbe far ben sperare, purtroppo l'elettrizzazione della bacchetta termina e non è possibile accertarsi del buon esito dell'esperimento. Per questo volevo usare un magnete permanente molto potente (ma io volevo che il campo magnetico attirasse le molecole d'acqua, non che le respingesse).

Riguardo all'idea di rendere l'uscita del tubo capillare a forma di tromba è una ottima idea, ma servirebbe a ridurre la potenza del campo richiesta per vincere la tensione superficiale delle molecole d'acqua. Non credo che basti da sola.

Sarebbe utile poter fare dei calcoli. Per esempio quale energia è richiesta per strappare le molecole d'acqua dal tubo capillare se questo ha un diametro di X mm ed un'altezza di y cm... e verificare se esiste la possibilità di ottenere quella energia con un elettrete o con un magnete permanente.

[Ospite]

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 24/9/2006, 20:35)

Diciamo che la tensione superficiale tende a unire una molecola all'altra;il fatto dell'aderenza del liquido alla U capovolta è dovuta ad altri fenomeni.

afferrato, imparato e digerito ... grazie OVI. ">

ed ora una domanda cruciale: il Ferrofluid capillarizza? (si dice così?)

se capillarizza ... lo tiri via dal tubicino come niente (anche con un magnete da 1 centesimo)

(speriamo capillarizzi ... speriamo :"> )

[Ospite]

CITAZIONE

ed ora una domanda cruciale: il Ferrofluid capillarizza?

Dici bene...speriamo

Se fosse così avremmo risolto due problemi:

- l'energia richiesta per strappare le molecole di ferrofluid dal tubo capillare sarebbe piccola e permanente;

- l'energia che otteniamo dalla caduta di ferrofluid sarebbe maggiore rispetto a quella ottenibile dalla caduta dell'acqua (basterebbe far scorrere il ferrofluid attraverso delle spire ed otterremo direttamente energia elettrica);

Aspettiamo di avere la risposta da qualcuno che se ne intende...

[Ospite]

CITAZIONE

per esempio, con un piccolo 'mulino' che ruota grazie alla caduta di gocce d'acqua 'strappate' dalla parte finale di diversi tubi capillari ad opera dell'elettrete.

Visto che si tratta di gocce perchè non usare un generatore a goccia di Kelvin?


http://www.hcrs.at/KELVIN.HTM (tedesco)

Allora, vediamo un po di fisica. La forza di coesione che si crea fra le molecole d'acqua ed il tubo capillare fa nascere il fenomeno della capillarità. Purtroppo il problema nasce quando si arriva alla fne del tubicino, ammesso che questo sia alto meno dell'altezza alla quale sale il liquido appunto, se no neanche ci arriva al bordo.
La goccia quindi NON CADE da sola, ma va tirata giù perchè appena finisce il tubi finisce anche la forza di coesione.
Usare un elettrete per attrarre la goccia forse potrebbe essere una buona idea, il punto però è valutare quanto questo elettrete deve essere potente ed anche se conviene caricare un elettrete 8che si scaricherà con il tempo) rispetto l'energia che si ottiene da un sistema simile.
Bisognerebbe fare un piccolo modello matematico, valutare un po le variabili in gioco e dimensionare il sistema nel migliore dei modi possibile (diciamo che arranchiamo a dimensionare, perchè questo tipo di sistemi rientrano nella casistica delle pompe per la risalita, anche se apparentemente non sembra, quindi la fisica dice che non può esserci OU).

Puoi provare, e se posso darti un consiglio per la prova il tubo capillare deve essere di un materiale che non si carica per induzione elettrostatica, se no non concludi nulla perchè caricandosi potrebbe anche frenare le gocce.

Ciao ">

[Ospite]

Stavo pensando...ma se il ferrofluid si magnetizza,non è che poi alla fine si avrà un malloppo di particelle ferrose tutte attaccate tra loro? Negli altoparlanti in cui si usa,di solito l'alto calore generato dalla bobina smagnetizza le particelle,e l'olio ferrofluid resta ...bello fluido,scivoloso,e dissipante.

[Ospite]

CITAZIONE

Usare un elettrete per attrarre la goccia forse potrebbe essere una buona idea, il punto però è valutare quanto questo elettrete deve essere potente ed anche se conviene caricare un elettrete che si scaricherà con il tempo rispetto l'energia che si ottiene da un sistema simile.

Visto in quest'ottica il dispositivo non rende, nel senso che se l'elettrete si scarica, la 'spesa' per ricaricarlo è superiore alla 'resa'. Quindi, niente free-energy.

Diverso è il caso se l'elettrete non si scarica. Qui abbiamo free-energy.

Ma questo non è possibile con l'elettrete...

Ci vorrebbe un magnete permanente molto potente ed a questo punto sorgono due domande:

- quanto potente deve essere il magnete?

- il campo magnetico è attrattivo o repulsivo?

Un'altra domanda:

Usare un tupo capillare che ha l'uscita a forma di 'tromba' ridurrebbe l'energia richiesta per strappare le molecole di acqua alla tensione superficiale?

[Ospite]

CITAZIONE

- il campo magnetico è attrattivo o repulsivo?

rispetto all'acqua, che è debolmente diamagnetica, è debolmente repulsivo

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 24/9/2006, 21:15)

Negli altoparlanti in cui si usa,di solito l'alto calore generato dalla bobina smagnetizza le particelle,e l'olio ferrofluid resta ...bello fluido,scivoloso,e dissipante.

... quindi dici che a regime, negli altoparlanti, il ferrofluid supera la temperatura di Curie e perde le proprietà magnetiche? (scusami, forse sono troppo confuso in materia, e che se fosse così, tanto vale usare olio normale, no? )

[Ospite]

CITAZIONE

rispetto all'acqua, che è debolmente diamagnetica, è debolmente repulsivo

In tal caso non è utile allo scopo perché, per vincere la tensione superficiale, serve un campo attrattivo...

[Ospite]

resta da scoprire se il ferrofluid capillarizza e, non meno importante, se da origine ad effetti stile "malloppo di particelle ferrose tutte attaccate tra loro" come giustamente suggerito da OVI.

Qualcuno ci aiuta?

[Ospite]

CITAZIONE

resta da scoprire se il ferrofluid capillarizza e, non meno importante, se da origine ad effetti stile "malloppo di particelle ferrose tutte attaccate tra loro" come giustamente suggerito da OVI.

Dalle mie ricerche:

I ferrofluids siano stabili, significa che le particelle solide non agglomerano e non mettono separato in fase neppure nei campi magnetici estremamente forti (primo punto a favore). Sembra che sia l'idrossido di tetrametilammonio che non fa precipitare la magnetite.

Le particelle sono solitamente ferro, magnetite o cobalto e sono più piccole di un dominio magnetico (in genere 10 nanometri di diametro).

Il liquido circostante è tipicamente petrolio o acqua (quindi ci sono buone probabilità che risentano del fenomeno della capillarità, secondo punto a favore).

[Ospite]

gabryel,
se riuscirai ad usare a buon fine il ferrofluid non ti resta che superare il sicuro problema che avrai nell'evitare che quest'ultimo si attacchi tutto nel magnete che posizionerai all'uscita del tubicino ... buona fortuna

[Ospite]

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 24/9/2006, 21:15)

non è che poi alla fine si avrà un malloppo di particelle ferrose tutte attaccate tra loro?

No, perché il ferrofluid è classificato come liquido superparamagnetico e non come ferromagnetico; infatti esso non si magnetizza in modo permanente.

CITAZIONE (gabryel81 @ , )

- il campo magnetico è attrattivo o repulsivo?

Siccome l'acqua è una sostanza diamagnetica, essa - sottoposta ad un campo magnetico - acquisterà una magnetizzazione M opposta al campo B prodotto dal magnete e quindi risentirà di una forza F concorde a B (vd. figura nei post successivi). Di conseguenza, il comportamento repulsivo od attrattivo mostrato da una certa sostanza è relativo al campo B.
Comunemente si dice che l'acqua (più in generale una sostanza diamagnetica) viene sempre respinta dal solenoide. Più avanti ho anche messo una piccola dimostrazione che prova ciò.
Ciao a tutti ">
P.S. Gli edit sono in blu.

Edited by Wechselstrom - 27/9/2006, 11:21

[acirasa]

Elektron hai letto "il pendolo di foucault"? a forza di scherzare qualcuno ti crede "> ">
Ciao