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Titolo: Anisotropia magnetica

Discutendo con un mio professore su un problema che postai tempo fa
in questo NG, sono nate alcune divergenze.
Si discuteva su come fare ad indurre una coppia torcente ad una sfera
di ferro senza toccarla.
Prontamente risposero alcuni dicendo che si poteva usare un campo
magnetico rotante. In questo modo, la palla di ferro che funzionava
come un semplice conduttore, fungeva da rotore di un motore asincrono.
Con il mio prof. di fisica dello Stato Solido, stavo discutendo sull'eventuale
contributo alla coppia indotta causato dalle proprieta' magnetiche intriseche
del ferro.
Inevitabilmente, quando la sfera di ferro viene immersa in un campo magnetico
essa si magnetizza. E su questo eravamo entrambi d'accordo.
Io ero del parere che, sempre in presenza di un campo magnetico rotante,
una frazione della coppia che siamo in grado di indurre alla palla di ferro,
derivi dalla rotazione del momento di dipolo magnetico che viene ad
assumere la sfera.
Inoltre il vettore magnetizzazione tende ad allinearsi al campo esterno
indipendentemnte se la struttura sferica ruoti o resti ferma.
L'affermazione del mio prof. era, in sintesi:
"Il contributo alla coppia dovuto alla rotazione della magnetizzazione del ferro
e' nullo perche' non hai l'anisotropia magnetica, cioe' ruotano i momenti di dipolo
atomici ma la sfera di ferro resta fissa."
Ad essere sincero non mi ha convinto. Qui sotto cerco di dare una motivazione
esauriente.
Supponiamo di prendere la nostra sfera di ferro e di mangnetizzarla mediante
l'applicazione di un campo magnetico esterno B.
Per il momento, la fissiamo meccanicamente su un supporto in modo da impedirne
qualsiasi rotazione STRUTTURALE.
Applichiamo inizialmente un campo magnetico fisso, NON variabile, in direzione
PERPENDICOLARE al vettore momento di dipolo della sfera.
Se il momento di dipolo non e' "congelato", esso tendera' a riorientarsi nella
direzione del campo magnetico applicato dall'esterno.
Ma il processo di riorientazione e' immediato?
Oppure deve trascorrere un certo lasso di tempo (anche piccolissimo) prima
che la riorientazione del momento di dipolo si sia conclusa?
Se la risposta alla seconda domanda fosse affermativa, e' evidente che,
a causa del principio di azione e reazione, sulla sfera viene indotto
un momento torcente "C_0" che e' MASSIMO per t=0 (quando si inizia
ad applicare il campo dall'esterno), ma tende ad annullarsi con il passare del
tempo, ossia con il progressivo riorientamento dei dipoli atomici.
Segue che il vettore momento di dipolo della sfera, all'istante t=0, comincera'
a ruotare ad una certa pulsazione iniziale "w_0" che progressivamente diminuisce
fino ad annullarsi a processo di riorientazione ultimato.
Se anziche' tenere fisso il campo magnetico indotto dall'esterno, lo facciamo
ruotare alla stessa pulsazione "w_0", facciamo anche in modo che il momento di
dipolo della sfera non riuscira' mai ad assumere la stessa orientazione di B,
perche' ad una sua rotazione angolare (alfa) corrispondera' sempre la medesima rotazione
angolare (alfa) del campo magnetico, sempre perpendicolare al vettore momento
di dipolo della sfera.
Cosi' induciamo alla sfera, ad ogni istante, la coppia massima "C_0".
Se svicoliamo la sfera e le consentiamo di ruotare strutturalmente ad una certa
pulsazione "w_p", per mantenere la coppia massima "C_0" ci e' sufficiente
applicare un campo magnetico rotante alla pulsazione: w_B = w_0 + w_p.
CHI DEI DUE HA RAGIONE?

 motivazione esauriente.
Non posso dire di aver capito gran che della tua "motivazione
esauriente", ma mi pare che gia' qualcuno ti abbia ricordato l'effetto
Einstein-de Haas.
La sostanza della questone e' che non puoi cambiare la magnetizzazione
di un corpo semza cambiarne anche il momento angolare, a causa
dell'associazione a livello microscopico tra le due grandezze.
Se percio' un corpo macroscopico e' isolato, in modo che il suo
momento angolare debba restare costante, quando se ne cambia la
magnetizzazione ci dovra' essere un parallelo cambiamento di mom.
angolare, in sostanza della struttura atomica che contiene i momenti
magnetici, e che si tradurra' in un moto macroscopico visibile.
(Lasciando da parte le considerazioni quantitative: su _quanto_ sia
visibile l'effetto...)
 
-- 
Elio Fabri

 Einstein-de Haas.
La questione e' semplice. Si prende la sfera di ferro, inizialmente NON
magnetizzata, e lo si fissa al suolo. In seguito viene generato un campo
magnetico rotante che lo investe.
Se la palla di ferro e' fissa, cio' che potra' ruotare e' solo il vettore
magnetizzazione indotto sulla stessa, perche' la struttura resta fissa.
La domanda e': In presenza del campo magnetico rotante, alla palla di
ferro e' indotta una coppia che tenderebbe a farla ruotare nel senso
concorde a quello del campo magnetico rotante?
Io, al contrario del mio prof, dico di SI, indipendentemente dall'effetto
Einstein-De Haas, per il quale il vettore momento torcente e' parallelo al
campo magnetico esterno.
Nel mio caso, invece, sono interessato alla componente del momento
torcente ortogonale al vettore campo magnetico esterno rotante.
Da quanto mi dici, sembra che dai ragione a me.
Ciao.
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