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Quardando lo schema si capisce che è composto da 3 magneti permanenti: il magnete che sta dentro il solenoide non è importante per comprendere il principio fisico perché questo (insieme al solenoide che lo avvolge), rappresenta un banale generatopre elettrico che sta all'esterno.
Quindi:
(magnete permanente che sta dentro nel solenoide) + (solenoide) = (banale generatore eletrico).
Per capire il principio non è importante focalizzare la nostra attenzione sul banale generatore elettrico, ma focalizzare la nostra attenzione su quel magnete che sta difronte al ferro di cavallo che da ora in poi chiamerò "magnete scorrevole".
Fase di avviamento:
Allontaniamo fra di loro 2 magneti permanenti che si fronteggiano e quindi spendiamo energia meccanica per regalare energia potenziale al sistema.
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Fase 1:
Il magnete a ferro di cavallo attira il magnete permanente che gli sta di fronte, questo produce energia elettrica nel solenoide perché il magnete che sta dentro il solenoide è frenato dal solenoide stesso, questo è causato dalla legge di Lenz e la lampadina emette luce.
Questo è il principio fisico delle banali centrali idroelettriche in cui viene fatta cadere dell'acqua la quale spinge dei dei campi magnetici e si produce energia elettrica.
Fino a qui, nulla di strano.
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Fase 2:
Il movimento del magnete che sta dentro il solenoide muove automaticamente il finecorsa e il circuito elettrico del solenoide viene aperto.
Si dovrebbe riportare verso destra il magnete allo scopo di ripetere il ciclo, ma dobbiamo spendere energia per vincere la forza magnetica del ferro di cavallo.
In questa fase il magnete che sta dentro il solenoide non è frenato dal solenoide perché il circuito è stato interrotto dal magnete stesso che sta dentro il solenoide, ma rimane il fatto che il perno è frenato dal ferro di cavallo.
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Mettiamo per ipotesi assurda che il finecorsa non funziona e il circuito elettrico fosse sempre chiuso; in questo caso per riportare verso destra il magnete che sta difronte al ferro di cavallo si dovrebbe compiere doppio lavoro; un primo lavoro per vincere la forza magnetica del ferro di cavallo, e un secondo lavoro per produrre energia elettrica anche in fase di allontanamento e ovviamente si accende la lampadina anche in questa fase.
A dire la verità non ci interssa niente di accendere la lampadina anche in fase di allontanamento, quindi si spera che il finecorsa non si rompa e che quindi il circuito elettrico venga automaticamente aperto durante la fase di allontanamento del magnete che sta difronte al ferro di cavallo.
La domanda è...
Quanta energia dobbiamo spendere per riportare a destra il magnete che sta difronte al ferro di cavallo ?
Risposta:
La stessa che avevamo guadagnato durante la fase di avvicinamento, e anzi ci sono pure gli attriti, quindi io continuo a spendere energia per ripetere cicli.
e allora se ne deduce che tutto l'ambaradam non serve a niente ed io ho aperto una discussione inutile perché senza senso.
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In realtà il discorso non è cosi semplice come sembra perché questo discorso fatto fin'ora è valido se la propagazione della variazione della forza magnetica nel vuoto (o nell'aria) è infinita, ma noi sappiamo che non è cosi.
La variazione della forza magnetica si propaga alla velocità finita di circa 3*10^8 metri al secondo.
Questo significa che durante la fase di allontanamento, il magnete che sta difronte al ferro di cavallo "sente" meno forza per causa del fatto che la variazione della forza magnetica si propaga ad una certa velocità non infinita.
domanda
"sente" meno forza rispetto a che cosa ?
risposta: rispetto alla famosa legge del magnetismo secondo la quale la forza fra 2 magneti è inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.
E' ovvio che il finecorsa deve essere aperto nel momento giusto, che è il momento in cui il magnete scorrevole si sta allontanando dal ferro di cavallo.
Guai ad aprire il finecorsa durante che il magnete si sta avvicinando al ferro di cavallo!
Perché avremmo l'effetto indesiderato di non potere sfruttare a nostro vantaggio il limite di velocità di propagazione della variazione della forza magnetica.
Quindi a ripristinare l'energia potenziale spendiamo meno energia ma l'allontanamento dal solenoide deve essere quanto più veloce possibile perchè il guadagno di energia dipende dal rapporto seguente.
guadagno = (vm /vc)*ep
dove:
- vm è la velocità del magnete
- vc è la velocità della luce
- ep è l'energia potenziale in gioco o del sistema
vm = 1 metro al secondo
vc = 3*10^8 metri al secondo
ep = 1*10^6 joule
guadagno = (vm /vc)*ep
guadagno = (1 /3*10^8)*1*10^6
guadagno = (1/3)*10^-2
guadagno = 0,33*10^-2 joule
è un pò pochino, ma questo è causato dalla velocità della luce (o variazione del campo magnetico) che è molto elevata.
domanda...
e da dove viene questa briciola di energia ?
risposta
proviene dal nulla, cioè dal vuoto quantistico o ZPE.
Esiste l'ìpotesi che un attimo prima del big bang universale, la velocità di propagazione dei campi era molto bassa e a quell'epoca produrre energia dal niente era molto facile, infatti c'è stato il bing bang universale.
Subito dopo il big bang, la velocità di propagazione dei campi sali' di moltissimo e addirittura ci fu la cosi detta inflazione del cosmo.
Inflazione (cosmologia) - Wikipedia
In cui la velocità di propagazione dei campi era miliradi volte superiore a 3*10^8 metri al secondo.
Infatti l'universo attuale è piuttosto giovane, solo 15 miliardi anni, ma ci sono galassie ed oggetti distanti molto di più di 15 miliardi di anni luce.
e allora come si spiega che tali oggetti abbiano potuto allontanarsi cosi tanto se il limite di velocità di propagazione dei campi è quello che è ?
La risposta è che durante i primi istanti del big bang, la velocità di propagazione dei campi e molto superiore a 3*10^8 metri al secondo, ed io personalmente aggiungo, molto inferiore a 3*10^8 metri al secono PRIMA del big bang.
Stiamo vivendo in un universo virtuale che compare e scompare, esattamente come le microscopiche particelle virtuali che compaiono e scompaiono.
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