Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Induzione

 
Queste osservazioni che non propongono una teoria alternativa all’elettromagnetismo, ma sembrano mostrare delle incongruenze *fisiche* fra la teoria del flusso e la realtà fisica. Sarò grato di critiche e suggerimenti
 
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Privo di preparazione teorica, ma avendo avuto esperienze nella costruzione di alternatori amatoriali, mi incuriosii sul fenomeno dell’induzione. Consultai Internet al riguardo e ciò che trovai pareva in contrasto con alcune delle osservazioni fatte ed anche con certi casi particolari appositamente realizzati. Dopo lunghissime, inconcludenti, ma illuminanti discussioni  internettiane, comperato finalmente un oscilloscopio, ho provato a rifare un test fondamentale, e proprio da questo test ho avuto una sorpresa inattesa: riguarda la spira rotante in campo uniforme, di cui trovate un esempio a pag. 17-18 di  
http://www.fisicamente.net/DIDATTICA/PARTE_III.pdf
 
 
 
 
 
In 
http://digilander.libero.it/gino333/teoriaflusso.jpg
 mostro alcune delle esperienze fatte personalmente. I commenti presenti nel link si possono considerare sostituiti dal testo presente, tuttavia possono essere considerati un’integrazione (a volte un doppione); m’impegno ad eliminare eventuali cavolate di cui mi rendessi conto strada facendo. Lo stesso vale per gli altri link. Non escludo di trasportare in questa sede il materiale utile per consentire un utilizzo più semplice. Richiamerò alcuni test del link tramite il numero loro assegnato. 
 
 
 
 
Comincio ricordando che è universalmente accettato il fatto che non c’è differenza nei risultati quantitativi facendo muovere i magneti invece delle spire, ma la scienza ufficiale ha dovuto attendere Einstein per risolvere certe *asimmetrie* che, a detta di molti fisici (non tutti), affliggevano la formulazione di Maxwell, vedi ad es. 
http://ppp.unipv.it/Silsis/Pagine/PDF/induzione.pdf
 (la trascrivo compattata in “Appendici” per comodità di lettura e per poterci mettere i miei commenti)
 
 
 
 
Anch’io ho personalmente verificato che tensioni e forma d’onda non cambiano: un esempio lo trovate in fondo a destra del mio link. Oppure al test 5 (dove si muove il magnete): la forma d’onda è simile a quella del test 3 (dove si muove il filo); in entrambi i test il filo scorre a distanza costante dalla faccia del magnete; le differenze dipendono dalle diverse dimensioni e dal fatto che nel 5 passa un solo magnete (il test 5 è stato pensato per consentire di eseguire il test 3 in condizioni macro facilmente modificabili e più controllabili) 
 
 
 
 
 
 
La sorpresa principale è proprio il numero 3, l’onda presenta delle *corna* assolutamente inattese. L’unica vera *osservazione* (cioè un vero esperimento, non una *simulazione* al computer o disegni fatti in base alle *formule*) finora trovata in giro è 
https://youtu.be/7lpesxfIFuA?t=2m10s
 dove l’onda che si vede è piuttosto bruttina, ma non *cornuta*, pertanto è da considerare un risultato *accettabile*. Dovrei quindi dichiararmi soddisfatto e riconoscere che nel mio test 3 c’era qualche errore? Assolutamente no perché nel mio test 4 ho ottenuto un risultato migliore di quello dell’università del Maryland e nel test 3 (quello incriminato e *cornuto*) ho solo aggiunto le espansioni polari cilindriche che compaiono in molti testi. 
 
 
 
 
Si potrebbe pensare che certi fisici si sbagliarono nel supporre che tale forma dei poli migliorasse la *uniformità* del campo. L’esperienza “Palmieri” (il magnete a ferro di cavallo che vedete nel link) è roba direi dell’800, allora non c’erano certo gli oscilloscopi e magari in seguito nessuno ha pensato di controllare. Si potrebbe dire: “ma bravi questi fisici” e lasciar perdere. 
 
 
 
 
Però non si può avere clemenza perché dalla legge si deriva che quanto più il campo magnetico è uniforme, tanto più l’onda sarà regolare, ma questo è contraddetto dall’osservazione 6 che mostra un’onda molto migliore rispetto al 4 pur essendoci un polo singolo (l’altro è rivolto dalla parte opposta). Una situazione cioè dove l’uniformità è la peggiore immaginabile.
 
 
 
 
Un esperto ha obiettato dicendo che nel test 3 si muovono i fili, perciò agisce la forza di Lorentz e che evidentemente coi poli cilindrici ci sono delle intense disuniformità locali. Rispondo dicendo che le disuniformità ci sono di sicuro, ma ci sono anche muovendo i magneti (test in fondo a destra) e quindi i fatti indicano la presenza di una unica forza che agisce. Non la chiamerei “di Lorentz” visto che nella fisica corrente questa locuzione s’intreccia inestricabilmente con la legge di Faraday che qui contesto. 
 
 
 
 
La dicitura “forza di Lorentz” proporrei di lasciarla alle situazioni più chiare, come nei tubi catodici, nei ciclotroni, negli omopolari e simili. Naturalmente purché non si riesca ad osservare una componente continua anche nella rotazione della spira. Al momento io ho osservato solo tensioni alternate, simmetriche chiunque si muova, legate alla *variazione del campo magnetico* (così come succede pure nei trasformatori). Per evitare confusioni la chiamerò “vera forza di Lorentz”
 
 
 
 
 
Quanto alla uniformità del campo fra due poli non ho trovato granché di vere osservazioni, si legge di campi abbastanza uniformi in certe situazioni (ad esempio: una distanza di 7 fra poli 10x10), ma *abbastanza* è termine troppo scivoloso. Io mi sono fatto molti test, alcuni esposti in 
http://digilander.libero.it/gino333/magneti.jpg
: si noti come l’intensità del campo magnetico si addensi sui bordi del polo magnetico. Perciò quello che certamente è vero è che con le espansioni polari cilindriche le *zone locali* di maggior intensità *si spostano*  parecchio in relazione alla posizione di transito del filo  (visto che si rasentano vicendevolmente). 
 
 
Pertanto a mio parere la causa delle *corna* non va cercata nella disuniformità del campo nell'intera area della spira, cioè *fra* i poli, ma *nei pressi* dei poli, cioè là dove transita il filo. E questo sia che si muovano i magneti che i fili (vedi test in fondo e a destra).
 
 
 
 
 
 
Invece coi poli piani (4 e 6) esiste un movimento di avvicinamento e di allontanamento della spira dalla superficie del polo che si aggiunge al movimento di sorvolo del polo. Quando il filo arriva sopra il bordo del magnete si trova relativamente distante dal magnete e quindi la *variazione* del campo è di minore intensità di quella che si presenta coi poli cilindrici. Proseguendo nel movimento, il filo continua ad avvicinarsi al polo e a subire una variazione in aumento dell'intensità del campo fino a che arriva a sfiorare il centro del magnete (si osservi la traccia blu dove il picco mostra quando il filo è al centro del magnete). Dal centro in poi la variazione è di segno opposto. Da tutto questo ne esce un'onda abbastanza regolare.
 
 
 
 
 
Coi poli cilindrici (3,9,...) si ha un sorvolo  a *distanza costante*. Quando il filo arriva sopra il bordo del magnete e soprattutto se lo sfiorerà a breve distanza, arriva da zone relativamente tranquille al punto di massima intensità del campo e quindi sentirà una variazione intensissima. Proseguendo sopra il magnete il filo si trova in una zona dove l’intensità varia molto meno e quindi la tensione diminuisce. Tensione che comincia a ricrescere dal centro del magnete (picco blu) in poi perché si sta avvicinando l'altro bordo del magnete dove si avrà un nuovo massimo. 
 
 
 
 
Come già detto prima, questo meccanismo è identico a quello mostrato nel test 5 dove il movimento relativo magnete-filo è invertito, ma le curve sono simili. Il test 5 è stato fatto soprattutto per enfatizzare il fenomeno: il magnete è lunghissimo e consente di vedere la traccia che tende a zero nella zona centrale del magnete, là dove non c’è più sicuramente variazione di campo mentre invece il magnete lungo e sottile  mantiene la sua capacità di attrarre il ferro.  
 
 
 
Si osservi come le *corna* siano tanto più pronunciate quanto più la spira transita vicino al polo e quindi quanto più il diametro del polo e della spira corrispondono (9 e seguenti). Se la spira è piccola e la si decentra vicino a uno dei poli e allora  la situazione si approssima a quella che si ha coi poli piani (11, seconda prova).
 
 
 
 
 
 
 
 
Come si è detto e salvo improbabile prova contraria, tutto questo non cambia a seconda di *chi è che si muove* perciò la vera e unica legge *fisica* dell’induzione (nel caso della spira rotante, ma anche per i trasformatori) dev’essere qualcosa di simile alla “vera” forza di Lorentz la cui causa sta però nella variazione del campo; per evitare confusioni la chiamerò “legge di Faraday-Faraday” (che non conosceva la matematica come il sottoscritto) mentre la legge di Faraday in Maxwell resta senz’altro comoda per fare i conti, ma mi pare che fisicamente confonda le idee. Resta comoda perché se anche non corrispondesse alla fisica del fenomeno, nondimeno la dimensione dell'area della spira, salvo casi estremi, è in stretta correlazione col perimetro della spira il quale condiziona la lunghezza dei fili attivi della spira: è evidente che in termini quantitativi il risultato dev’essere sufficientemente preciso (un’area identica può essere delimitata con infinite curve diverse) altrimenti se ne sarebbero accorti.
 
 
 
 
 
 
Bisognerà però rifare meglio uno dei test in fondo a sinistra del mio link per poter escludere con certezza la presenza di una corrente continua dovuto alla “vera” forza di Lorentz. Questo perché quando gli elettroni del filo si muovono relativamente al campo magnetico, quando non c’è variazione del campo (così come succede negli omopolari) si penserebbe dovesse comparire un po’ di corrente continua. Sembrerebbe lecito pensare che il *transito* di un elettrone in un campo magnetico costi fatica e che a questa fatica se ne aggiunga altra (sicuramente molto maggiore) se questo campo è anche *variabile* (come è di solito). Vero però che il test sui magneti anulari (test “sbarre” qui sotto) non mostrano nulla e sembra che l’ipotesi sia da escludere (ma voglio fare altri test).
 
 
Oggi la forza di Lorentz e legge di Faraday sembrerebbero due cose distinte, ma pare che in realtà possano essere anche la stessa cosa. Separarle in "vera forza di Lorentz" e "legge di Faraday-Faraday" mi pare semplifichi la questione, anche per una miglior comprensione degli omopolari.
 
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Altre osservazioni di supporto
 
http://digilander.libero.it/gino333/teoriaflusso2.jpg
  dove ci si confronta con teorie e simulazioni di terzi.
 
http://digilander.libero.it/gino333/pan.jpg
 panoramica dei circuiti magnetici usati
 
 
http://digilander.libero.it/gino333/faraday22.jpg
  il test che diede i primi grattacapi e evidenziò subito l’interazione diretta filo-campo (in conformità a quanto osservato *giocando* con gli alternatori amatoriali).
 
 
http://digilander.libero.it/gino333/xfaraday.jpg
 il test i cui risultati inattesi indusse a fare il test coi poli cilindrici in dimensioni canoniche;  si noti come io non dubitativo delle sinusoidi coi poli cilindrici.
 
 
http://digilander.libero.it/gino333/bobinex.jpg
 dove la spira va avanti-indietro invece di ruotare (un’ulteriore prova dell’interazione diretta campo-filo) e dove si vede come cambiano le onde di induzione a seconda delle zone della faccia polare che le genera.
 
 
 
 
 
 
 
 
http://digilander.libero.it/gino333/sbarre.jpg
  dove si  osserva una tensione continua che si può sen’altro attribuire alla vera forza di Lorentz; dove si vede che i magneti anulari non inducono corrente di nessun genere e dove compare un omopolare:  difatti il magnete anulare è fatto con un anello di ferro e sotto ci sono incollati tanti magnetini (magnete e disco che ruotano assieme)  è proprio  l’oggetto che dimostra che Faraday aveva ragione nel sostenere che il campo è un segnale emesso dal magnete. Un segnale che una volta emesso vive di vita propria, come il getto già uscito da un tubo d’acqua che non risente dello spostamento del tubo:  quindi l’anello di ferro si muove rispetto al flusso. Ecco perché non si ha tensione muovendo il magnete e tenendo fermo: flusso e disco restano relativamente fermi. Un link di riferimento 
http://www.ba.infn.it/~pugliese/index_file/LeggeDiFaradyLentz.pdf
 per la forza di Lorentz e 
http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2008/Ucau080915d004/Ucau081117r001
 per gli omopolari

 ... anche per una miglior comprensione degli omopolari.
 
ahimè, sugli omopolari sono costretto a fare marcia indietro
avevo trovato una spiegazione che mi pareva buona per il caso
magnete solidale col disco, ma se elimino i contatti striscianti
non vedo più tensione e non so spiegarmi perchè
ecco il test 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 

 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 
 
dopo altre prove e varie grattate di zucca, sempre presupponendo avesse
ragione Faraday nell'affermare che il *segnale magnetico* una volta uscito
dal magnete sia indipendente dal moto del magnete stesso (come il getto
di un annaffiatoio) ho pensato a quanto segue:
 
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.. A un certo punto a me pareva che tutto fosse chiaro, cioè che la tensione derivasse dal moto relativo fra il campo (non partecipe del moto del magnete) e gli elettroni del disco. Però non il moto causato dal moto della Terra o da un mezzo, bensì dal moto dovuto alla rotazione. Il moto dovuto al moto della Terra (o di un treno) è uguale in ogni punto del disco, mentre nella rotazione la velocità cambia lungo il raggio. La rotazione poteva quindi indurre una *variazione* e allora l’effetto poteva dipendere dalla legge di Faraday-Faraday e non dalla “vera” forza di Lorentz.
 
 
Ma un test specifico 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 ha deluso le mie aspettative:  se i contatti non strisciano non c’è tensione.
 
Riepilogo i casi esaminati.
Codifico per fare una tabella che evidenzi le combinazioni:  
SI NO la tensione;
m d il magnete e il disco fermi, M D quando si muovono; (D può non esserci se c’è solo il magnete);
F contatti fissi, S striscianti
 
NO...m.d..F    c’è solo il moto del Terra, di un treno ecc
SI...m.D..S    
NO...M.d..F   il moto del magnete non si trasmette al campo
SI...M.D..S   SI perché il campo resta fermo, lo conferma anche  il mio test con i contatti striscianti
 
NO...M....F   è il mio test con col tester fissato al dispositivo (contatti fissi) cosa che mi ha messo in crisi mentre genera tensione se i contatti sono striscianti comer segue
SI...M....S   
 
Come spiegare la necessità che i contatti siano striscianti?
Ci provo partendo un po’ da lontano.
 
 
 
 
 
 
E’ noto che un movimento relativo magnete-filo induce *qualcosa* nel filo (probabilmente negli elettroni) che produce una corrente se il filo viene chiuso a spira, ma solo per la componente ortogonale del movimento (se facessi scorrere un magnete parallelo ad un filo non succederebbe nulla). Io m’immagino che la corrente consista in un giochetto tipo: un elettrone *eccitato* in una certa direzione si muoverà in quella direzione, ma a patto che l’elettrone che gli taglia la strada si tolga dai piedi: quindi gli elettroni che vorrebbero muoversi a 90° rispetto alla lunghezza del filo resterebbero bloccati anche se il filo è chiuso ad anello (magari gli elettroni sono solo trascinati da qualche cos’altro, ma il cui comportamento potrebbe essere quello ora ipotizzato)
 
 
 
Ma come mai gli elettroni non si *ammucchiano* ortogonalmente e poi *scappano* di qua e di là generando una corrente come evidentemente succede in un condensatore in corto? Forse perché il condensatore non subisce l’influenza del campo magnetico il quale, nel filo da lui investito, tiene ben diritta la fila degli elettroni scalpitanti !!!  (una fila orientata a 90° rispetto al filo)
 
 
 
Veniamo ora all’oggetto mostrato in 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 : evidentemente la forza di Lorentz o qualcosa del genere (anche l’ipotetica legge di Faraday-Faraday dovrebbe produrre effetti simili anche se legati a una variazione del campo e non al solo transito nel campo) dovrebbe spingere gli elettroni a muoversi radialmente nel magnete.
 
 
 
Se i contatti strisciano lungo le due circonferenze, consentono agli elettroni scalpitanti  di scaricarsi nell’una o nell’altra direzione (e di rientrare dalla parte opposta): prima quelli della strisciolina di metallo che collega i due contatti, subito dopo la strisciolina successiva e così via raccogliendo tutti i cavallini imbizzarriti.
 
 
 
Ma perché se i contatti sono fermi non succederebbe la stessa cosa? Gli elettroni che scappano, vengono comunque rimpiazzati!  Beh, potrebbe essere che per imbizzarrire i cavallini per bene serve un minimo di tempo, perciò solo spostando i contatti via via dove l’agitazione è già *pronta* si riesce ad ottenere il massimo.
 
 
 
Avete finito di ridere? Sii? Bene, supponete che i due contatti  raccolgano una strisciolina di 1 mm, lo sviluppo dell’anello  è circa 800 volte più largo e 15 m.volt diviso 800 potrebbe fare così poco che né il tester né il mio oscilloscopio sono in grado di rilevarlo.
 
Attendo i debiti insulti
 

 Attendo i debiti insulti
 
nessun commento, neanche insulti (avrei preferito)
eppure le letture non sono mancate
 
ma forse è meglio così
per quanto rigrada gli *omopolari* ho fatto altri test, mi pare
d'aver visto cose nuove e ho modificato le mie riflessioni
trascrivo la parte principale
 
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in 
http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2008/Ucau080915d004/Ucau081117r001
 
non risulta proprio che la questione sia chiarissima 
 
 
 
 
 
Alla prima lettura m’era sembrato che tutto si potesse spiegare immaginando che la tensione derivasse dal moto relativo fra il campo (non partecipe del moto del magnete, così come dice Faraday) e gli elettroni del disco (o del magnete). Non però il moto causato dal moto della Terra o da un mezzo di trasporto, bensì dal moto dovuto alla rotazione. Il moto dovuto al moto della Terra (o di un treno) è uguale in ogni punto del disco (o del magnete), mentre nella rotazione la velocità cambia lungo il raggio. La rotazione mi pareva potesse indurre una differenza di tensione capace di muovere radialmente gli elettroni, tipo la forza di Lorentz. 
 
 
 
Ma poi mi sono dovuto ricredere riflettendo su 
http://digilander.libero.it/gino333/sbarre.jpg
 e soprattutto a causa di 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 perché se la mia ipotesi fosse stata giusta si sarebbe dovuto avere tensione anche senza contatti striscianti (tester fissato all’anello in rotazione, risultato: nessuna tensione).  
 
 
Nell’ultimo  link si vede a destra che basta un lungo magnete e due contatti per simulare l’omopolare (quello senza disco indipendente: con questo semplice dispositivo si possono eseguire gli stessi test 1-2-3 eseguiti col magnete anulare, vedi qui avanti).  
 
 
 
Riepilogo i casi osservati + quelli noti . Codifico per fare una tabella che evidenzi le combinazioni:   SI NO la tensione; m d  il magnete e il disco fermi, M D quando si muovono (quando dD non c’è, l’omopolare non prevede il disco, ma funziona ugualmente); F contatti fissi, S striscianti   (1,2,3,4 test eseguiti personalmente)
 
1-SI    M    S    è il mio test con i contatti striscianti sui bordi dell’anello
2-NO  M     F    idem, ma col tester fissato al magnete  o con l’ oscilloscopio e i contatti che trascinano M
3-SI    m    S    idem,  ma  sono i contatti che girano  attorno al dispositivo  m  tenuto fermo. 
4-NO  m     F    tutto fermo  (sarebbe inutile citarlo, l’ho messo solo per completare la serie)
..-SI    md  S    come 3   
5-NO  md   F   c’è solo il moto del Terra, di un treno ecc
6-SI    mD  S   si muove il disco  (quindi i contatti strisciano)
..-NO  mD  F   come 2  
7-SI    Md   S   si muove il magnete (irrilevante),  ma anche i contatti girano attorno al disco fermo 
8-NO  Md   F   idem 7,  ma i contatti sono fissi 
..-SI    MD  S   come 1  
..-NO  MD   F  come 2  (è l’ipotesi di far ruotare il tutto solidalmente unito)
 
 
 
Quindi abbiamo SI  se i contatti sono striscianti  (1 3 6 7)  e questa è condizione necessaria e sufficiente perché nel 3 (contatti striscianti)  c’è tensione anche se è certo che non c’è moto (rotatorio) relativo fra campo ed elettrone (quindi la questione di Faraday: se il campo è trascinato dal magnete oppure non lo è, è del tutto irrilevante)
 
 
 
 
Ma allora qual è la causa della tensione se il moto relativo campo-elettroni (forza di Lorentz) non è  indispensabile? Potrebbe essere che il moto della Terra e  un campo “sempre fermo” fornisca questo moto relativo? Direi di no perché ho ruotato di 90° il dispositivo e l’ho anche inclinato di 45°, ma l’intensità non è cambiata (ho migliorato l’aggeggio per poter crescere di giri ed ero sui 15 mV mentre prima ero sui 2-3 mV).
 
 
Potrebbero essere che gli elettroni dei fili che vanno ai contatti si trovino in moto relativo col campo? Non può essere perché fra i test di “omopolare” c’è la dimostrazione che bobine in moto relativo rispetto a magneti anulari, non danno tensione 
 
 
Si può *immaginare* che fra i due punti di contatto ci sia come un tratto *virtuale* di spira? No, per lo stesso motivo di prima: se un tratto di spira vera non dà tensione, perché dovrebbe darla un tratto virtuale?.
 
Certo il meccanismo dovrà avere gli stessi effetti della forza di Lorentz:  “spingere” gli elettroni.
 
 
 
Anche in 
http://pangloss.ilbello.com/Fisica/Elettromagnetismo/teoria_generatori_omopolari.pdf
 sembra si concluda dicendo  che si tratta di forza di Lorentz (pare però che il lavoro non sia finito, vedi il punto 3), ma in quella matematica si ritrova una “spiegazione fisica” del fatto che gli elettroni (o chi per loro) sono deviati anche quando non sembrano  in movimento in un campo magnetico?
 
 
 
 
 
Azzardo un’ipotesi. E’ evidente che la piattina di ferro che vedete sopra la fila di magneti in  
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
  (test a destra e sotto il riquadro rosso) presenta una specie di  “differenza di potenziale” fra i due lati. Se “differenza di potenziale” non è termine corretto (potrebbe far pensare al moto perpetuo) diciamo che gli elettroni della piattina possono essere in uno stato *eccitato” come devono esserlo quelli di una bobina *aperta* investita dal transito dei magneti. Uno stato di eccitazione però diverso nei due lati della piattina così come sono diversamente orientate le linee del campo ivi presenti. 
 
 
Chiudendo la bobina di un alternatore, si innesca una corrente che genera un campo  magnetico che richiede energia a chi muove i magneti:  non potrebbe così avvenire anche a chi striscia i contatti? 
 
 
 
 
Vero che i contatti sono sempre chiusi, ma quando li si mette, per attimo forse si verificherà un fenomeno che subito svanisce.  Ma *strisciando* i contatti il fenomeno potrebbe ripetersi con continuità generando un fenomeno *osservabile*. Che il fenomeno sia dovuto alla “lentezza” con cui si muovono gli elettroni? Forse spostando i contatti  si va a raccogliere merce sempre fresca, mente se i contatti sono fermi i rifornimenti arrivano ogni morte di papa :-).
 
 
Però, se così fosse, c’è un problema: a contatti fermi, se anche gli elettroni circolassero lentamente,  dovrebbe sempre esistere una pur modestissima corrente che certamente nessuno ha notato. 
 
 
Forse è il *movimento* dei contatti che consente di fornire l’energia che mette in moto gli elettroni? Una specie di *forza di Lorentz” anche quando campo ed elettroni sono relativamente fermi? (una “variazione” nel campo non la vedo in nessun caso).
 
 
Confesso d’essere ancora confuso:  forse bisognerebbe approfondire i test  mostrati a destra e sotto la linea rossa in 
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
 , magari col contributo di esperti privi di  preconcetti
 

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)