Osservazioni sull’induzione elettromagnetica aggiornato il 7.08.2016
non propongono una teoria alternativa all’elettromagnetismo
ma sembrano mostrare incongruenze fra teoria e realtà fisica
Questo testo (scaricabile da http://digilander.libero.it/gino333/osservazioni.docx per avere l’ultima versione)
raccoglie osservazioni e considerazioni personali. Non viene mantenuta traccia delle stupidaggini e dei
cambiamenti di opinione avvenuti nel tempo. Sono gradite critiche e suggerimenti, anche insulti (soprattutto
se circostanziati). Lo scopo è quello di dimostrare che la legge di Faraday, come espressa in Maxwell,
produrrà certamente valutazioni quantitative corrette, ma il *modello fisico* che se ne deriva, si discosta
fortemente da ciò che si osserva.
Premetto che io sono privo di preparazione teorica, ma ho avuto esperienze nella costruzione di alternatori
amatoriali e perciò mi sono incuriosito sull’induzione. Consultata Internet ho trovato cose in contrasto con
alcune delle osservazioni fatte ed anche con certi casi particolari appositamente realizzati. Dopo lunghissime
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 le osservazioni eseguite. I commenti integrano
questo testo (a volte sono un doppione); 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, vedi i test in fondo al mio
link. Pure nel 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
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 di sovente suggerite utili per
migliorare l’uniformità del campo.
Si potrebbe pensare che certi fisici si sbagliarono nel supporre che tale forma fosse vantaggiosa.
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) cioè in 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) questo perché
producono la stessa curva, e ciò indica la presenza di una unica forza che agisce, chiunque si muova.
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 (altri in http://digilander.libero.it/gino333/misuremagnete.jpg) e
anch’io ho potuto verificare come l’intensità del campo magnetico si addensi sui bordi del polo magnetico,
perciò rispetto ai poli piani è indubbio 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.
In alto a destra di http://digilander.libero.it/gino333/teoriaflusso.jpg vedete uno schizzo molto che non
avrebbe bisogno di commenti, comunque:
- 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, il meccanismo del polo cilindrico 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 anche nelle zone centrali).
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).
Poiché tutto questo non cambia a seconda di *chi è che si muove* vien da pensare che esista una unica
legge *fisica* legata al moto relativo magnete-filo (valida anche per i trasformatori) che si potrebbe chiamare
“legge di Faraday-Faraday” (che non conosceva la matematica come il sottoscritto). In tale legge la causa
dell’induzione starebbe nella sola variazione del campo in cui transita o risiede il filo e non dovrebbe
essere legata alla variazione del flusso nell’area della spira.
Magari la legge di Faraday in Maxwell resta comoda per fare i conti 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. Si veda in
http://digilander.libero.it/gino333/testspire.jpg come la correlazione della tensione sia molto più chiara
riferita alla lunghezza utile del filo piuttosto che all’area della spira. E’ evidente che in termini quantitativi il
risultato dell’attuale formulazione dev’essere sufficientemente preciso (un’area identica può essere
delimitata con infinite curve diverse) altrimenti se ne sarebbero accorti.
Ovvio che la “forza di Lorentz” è intoccabile (tubi catodici, ciclotroni, omopolari, … anch’io ho testato una
situazione in cui avevo tensione in assenza di variazione del campo, vedi il successivo link “sbarre”) ma per
evitare confusioni la chiamerei “vera forza di Lorentz” (perdonate la presunzione). Questo perché oggi forza
di Lorentz e legge di Faraday sembrerebbero due cose distinte, ma con un colpo di bacchetta magica
(matematica e non) vengono trasformate l’una nell’altra a seconda del bisogno (e lasciandomi stranito).
Separarle in vera forza di Lorentz e in legge di Faraday-Faraday mi pare semplifichi la questione. Perché
devo complicarmi la vita se ottengo risultati identici, senza osservare alcuna differenza fisica, chiunque sia
chi si muove? Magari mi domanderete: che te ne frega? In pratica nulla, ma mi sono sentito cretino quando
un fisico mi disse che quanto segue è completamente sbagliato.
Come si potrebbe descrivere
il funzionamento di un alternatore a magneti permanenti
Si consideri questo alternatore http://digilander.libero.it/gino333/testalternatore.jpg (è montato sui due alberi
coassiali che servirono per misurarne il rendimento, se non è chiaro com’è fatto qui se ne vede un’altra
versione http://digilander.libero.it/gino333/dicoltello.jpg ) questo allestimento è stato fatto per verificare
l’indifferenza del “chi è che si muove” in termini quantitativi. Consente anche di manovrarlo a mano e di
sentire nelle proprie mani cosa succede (cosa disprezzabilissima secondo taluni fisici “moderni” ) in tal caso
non c’è uso di strumenti e il “riferimento” è unico: un braccio muove il rotore, l’altro trattiene lo statore e la
zucca, collegata ad entrambe le braccia, registra le sensazioni. Si suppone che non esistano correnti
parassite (quelle che vorticano nello spessore del rame) e che resistenze di rotolamento e aerodinamiche
siano trascurabili. Seguiamo il test passo-passo.
1- lo statore è aperto
2- metto in rotazione il rotore: non avverto resistenza in entrambe le braccia
3- lascio procedere il rotore in folle (dispone quindi di energia cinetica)
4- chiudo lo statore
5- avverto una spinta radiale nello statore (vorrebbe girare come girava il rotore, ma non può perché il mio
braccio lo trattiene) e avverto pure una spinta ortogonale: lo statore vorrebbe allontanarsi dal rotore.
6- contemporaneamente il rotore s’arresta (ha ceduto la sua energia cinetica)
7- se il mio braccio fornisce nuova energia alla rotazione del rotore i fenomeni perdurano e se l’altro braccio
trattiene lo statore (dal ruotare e dallo spostarsi) lo statore si riscalda sempre più.
Supponiamo che la zucca che governa tutto ciò sappia anche che:
a) se un campo magnetico varia rispetto ad una bobina chiusa, in essa circola corrente
b) se in una bobina circola corrente si forma un campo magnetico
c) in questa situazione la bobina si riscalda
Cosa pensate che penserà quella zucca che altro di fisica non sa?
Penserà che il movimento dei magneti induce un campo magnetico opposto nello statore e che questi due
campi “si abbracciano” costituendo una specie di “frizione” che consente di trasferire energia dal braccio,
che fatica a muovere il rotore, alle bobine dello statore cosicché esse si riscaldano grazie alla formazione di
corrente elettrica nelle bobine stesse.
Poi la zucca si domanderà: “cosa succederà se tengo fermo il rotore e muovo lo statore?” perciò proverà e
vedrà che succede tutto come prima.
A chi è che è venuto in mente di tirare in ballo un certo signor “campo elettrico” in un caso e non nell’altro?
(vedi articolo di “Scienza per tutti” a pag. 3). Volete chiamare “campo elettrico” l’abbracciamento dei due
campi magnetici? Benissimo, ma chiunque sia chi si muove! Io però consiglierei piuttosto il nome di “campo
elettromagnetico” visto che il fenomeno produce nello statore contemporaneamente nuova corrente elettrica
e nuovo magnetismo.
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/xfaraday.jpg il test i cui risultati inattesi mi indusse a fare il test coi poli
cilindrici in dimensioni canoniche; si noti come io non dubitativo delle sinusoidi coi poli cilindrici e come non
avessi ancora ben capito la questione.
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 (l’inclinazione delle ipotetiche linee del campo evidentemente
gioca un ruolo importante, ma esula da questye osservazioni).
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, dove compare una specie di omopolare, anche in versione lineare. Se utile, segnalo un link di terzi
sulla forza di Lorentz: http://www.ba.infn.it/~pugliese/index_file/LeggeDiFaradyLentz.pdf
Vecchie osservazioni superate dalle presenti
(per esibire almeno in parte le fatiche sopportate, sperando non siano a sostegno solo di stupidaggini)
http://digilander.libero.it/gino333/faraday.jpg
http://digilander.libero.it/gino333/provaonda2.jpg
http://digilander.libero.it/gino333/sintesiii.jpg
http://digilander.libero.it/gino333/nuovo.jpg
http://digilander.libero.it/gino333/scalini.jpg
http://digidownload.libero.it/gino333/arrangiarsi.JPG
http://digidownload.libero.it/gino333/curiosita.jpg
ma ce ne sarebbero tantissime di più
Vero che tentare di pasticciare con le sacrosante formule di Maxwell
comporta il rischio della fucilazione :-) Ne è la prova quanto segue al seguente articolo.
Articolo di “Scienza per tutti” strettamente collegato all’induzione
http://scienzapertutti.lnf.infn.it/index.php?option=com_content&view=article&id=887:156-perche-una-caricain-movimento-genera-un-campo-magnetico-e-perche-una-corrente-variabile-genera-un-campoelettromagnetico&catid=142&Itemid=347 i miei commenti sono preceduti da ***
... Tuttavia non abbiamo ancora risposto completamente alla domanda ma abbiamo solo illustrato a grandi
linee gli esperimenti che hanno condotto alla comprensione attuale; dobbiamo però ancora aggiungere un
ulteriore ingrediente. Quando una particella carica si muove con una velocità v in una regione di spazio dove
è presente un campo magnetico B, essa subisce una forza che è proporzionale alla velocità v, al campo B
ed al seno dell’angolo compreso tra la direzione della velocità e quella del campo magnetico; questa forza si
chiama forza di Lorentz . Quando la particella è ferma essa non subisce nessuna forza, quindi la forza di
Lorentz dipende dal sistema di riferimento nel quale osserviamo il fenomeno….
*** Però questa mi sembra una affermazione in contrasto con ciò che leggo dopo: "quello che accade in
natura non può dipendere dalla scelta del sistema di riferimento".
… Poco fa abbiamo detto che il campo magnetico è generato da una corrente elettrica, cioè la sua intensità
è proporzionale al valore della corrente elettrica, ed in qualche misura quindi alla velocità delle cariche in
movimento, pertanto sembrerebbe che cambiando il sistema di riferimento debba cambiare anche l’intensità
del campo B. Per aggiungere ulteriore confusione a questo quadro, ricordiamo che abbiamo detto che le
equazioni di Maxwell predicono l’esistenza di onde elettromagnetiche che hanno una velocità pari a quella
della luce, ma rispetto a quale sistema di riferimento? E’ proprio per rispondere a questo interrogativo che
Einstein nel 1905 ha pubblicato la sua teoria della relatività ristretta, il cui articolo originale si intitolava:
“sull’elettrodinamica dei corpi carichi in movimento”
*** Già, sembra un bel pasticcio
Torniamo alla forza di Lorentz, cerchiamo di capire cosa succede con un esempio: immaginiamo un
elettrone che si muova con velocità v costante lungo una direzione parallela a quello di un filo rettilineo molto
lungo (al limite infinito) percorso da una corrente I continua. La velocità v e la corrente hanno I hanno versi
opposti. La corrente I genera un campo magnetico e sull’elettrone agirà una forza di Lorentz che lo attrae
verso il filo
*** Se il moto degli elettroni nel filo genera un campo magnetico non posso semplicemente pensare che il
moto opposto dell’elettrone genera pure un campo magnetico (opposto)? Campi opposti si attraggono e lo
sapevano da sempre. Immagino che Lorentz abbia trovato la formula che serve per calcolare gli effetti
quantitativi.
Scegliamo ora un sistema di riferimento inerziale in cui l’elettrone appaia fermo (è sufficiente scegliere un
sistema di riferimento che abbia la stessa velocità v dell’elettrone), di conseguenza in questo sistema di
riferimento non c’è forza di Lorentz e l’elettrone non devia verso il filo; è corretta questa affermazione?
Ovviamente no, se in un sistema di riferimento l’elettrone si muove verso il filo, allora in qualsiasi altro
sistema di riferimento deve avvenire la stessa cosa, perché quello che accade in natura non può dipendere
dalla scelta del sistema di riferimento. Questo vuol dire che nel sistema di riferimento in cui l’elettrone è
fermo deve essere presente un campo elettrico perpendicolare al filo che attragga l’elettrone verso il filo
stesso;
*** E' un sospetto più che lecito, ma sempre considerando che "quello che accade in natura non può
dipendere dalla scelta del sistema di riferimento" non mi parrebbe lecito ipotizzare un *campo elettrico* che
dipenda dal sistema di riferimento. Inoltre, questo campo elettrico è mai stato osservato direttamente?
Cioè posso mettere in moto dei magneti e misurare il campo elettrico da essi generato con qualcosa che non
utilizzi una corrente elettrica indotta, né moto di elettroni?
ma per avvenire questo il filo deve risultare carico, mentre sappiamo che esso è neutro. Il filo percorso da
corrente risulta essere neutro nel primo sistema di riferimento, dove il filo era fermo e l’elettrone si muoveva
con velocità v; se osserviamo meglio ciò che accade notiamo che nel filo vi sono delle cariche positive ferme
e degli elettroni in movimento che costituiscono la corrente elettrica. In questo sistema la densità di carica
positiva e quella negativa sono uguali e quindi il filo risulta neutro e non genera nessun campo elettrico. Se
ci mettiamo ora nel sistema di riferimento in cui l’elettrone è fermo, il filo risulta in movimento e quindi anche
le cariche positive sono in moto e le cariche negative hanno una velocità diversa dalla precedente. Una delle
previsioni della teoria della relatività ristretta dice che la densità di carica dipende dal sistema di riferimento
(questo perché mentre la carica è un invariante relativistico, il volume non lo è perché esso si contrae
all’aumentare della velocità), quindi la densità delle cariche positive e quella delle cariche negative non si
compensano più nel filo in moto e questo risulterà carico positivamente generando un campo elettrico che
attira l’elettrone verso il filo. Questo vuol dire che nel sistema di riferimento in moto è comparso un campo
elettrico che non era presente nel primo sistema di riferimento, ed anche il campo magnetico B ha un valore
diverso da quello che era presente nel sistema di riferimento in cui l’elettrone era in moto
*** Quest'ultimo paragrafo mi pare assai intricato. Mi sto domandando se potrebbe essere lecito ipotizzare
che il campo elettrico non abbia ragion d'essere, e visto che il "sistema di riferimento" non deve avere
conseguenze fisiche, provo a toglierlo di mezzo. Ci provo. Nella sinistra metto una spira e nella destra un
magnete, suppongo che le mie braccia siano in grado di avvertirmi di eventuali forze, quindi le
informazioni nascono nell’unico "sistema di riferimento" esistente: mani, braccia, nervi e zucca, sono un
tutt'uno. Per il principio di relatività di Galileo che io muova la sinistra o la destra (in modo simmetrico) nulla
deve cambiare. Che cosa mi impedisce di immaginare le cose a questo modo?
In conclusione possiamo dire che sia il campo magnetico che il campo elettrico sono due diverse
manifestazioni del campo elettromagnetico, che viene descritto dando sei grandezze (le tre componenti del
campo elettrico più le tre componenti del campo magnetico), che possono trasformarsi le une nelle altre
cambiando il sistema di riferimento nel quale si osserva il fenomeno (così come succede alle componenti di
un vettore quando si ruota il sistema di riferimento). Il campo elettromagnetico è generato dalla cariche
elettriche, le quali quando si muovono di moto accelerato, come in un’antenna, emettono delle onde
elettromagnetiche. Se invece esse sono ferme, o si muovono di moto rettilineo uniforme, esse generano
nello spazio un campo elettromagnetico statico, che può apparire come un campo elettrico o come un
campo magnetico o come una sovrapposizione di entrambi, a secondo del sistema di riferimento che
scegliamo per osservare il fenomeno.
------------------------------------------------------------------------------------ -----------------------------------------------------------Mi sembra veramente molto complicato, pare tutto dipendere da un "campo elettrico" forse non
osservabile (rispetto a magneti in movimento) e in contraddizione col principio "quello che accade in
natura non può dipendere dalla scelta del sistema di riferimento" (sintesi delle parole di Einstein: “Le
leggi secondo le quali evolvono gli stati dei sistemi fisici sono indipendenti da quale di due sistemi di
coordinate che si trovino uno rispetto all’altro in moto traslatorio uniforme queste evoluzioni di stato siano
osservate”)
Ho sottoposto quanto precede (in una versione meno meditata ma simile) ad un forum di fisici e la questione
della contraddizione legata al fatto che "quello che accade in natura non può dipendere dalla scelta del
sistema di riferimento" ha avuto risposte sconcertanti, ne trascrivo alcune:
“Sei tu che stai travisando il principio di relativita'. Che non dice che lo stesso fenomeno viene descritto allo
stesso modo in tutti i sist di riferimento inerziali ma che le leggi di natura sono le stesse…” oppure
“… le trasformazioni di Galileo non sono invarianti per cambiamento di riferimento, quelle di Lorentz si
(spazitempo piatti). Quindi bisogna "trovarlo" il "quello che accade che non dipende dalla scelta del sistema
di riferimento". Il campo elettrico o quello magnetico non appartengono a quella classe. Il tensore
elettromagnetico invece si …”…
Al che un Professore (specializzato in Relatività) si è sentito costretto ad intervenire a mia difesa incolpando
l’articolista di poca chiarezza … Non è per niente banale mettere d'accordo quella frase col fatto (discusso
nell'articolo) che i campi elettrico magnetico *si trasformano* cambiando rif., tanto che in particolare può
accadere che il campo magn. esista in un rif. e non in un altro…. e prosegue con complicatissime
considerazioni espresse per via matematica che mi suonano però “relatività ristretta” al che io mi sono
permesso di ribattere: “… mi ricorda la RR: non sarà mica che si invoca la RR per attestare un fatto a
cui la RR è invece chiamata per porvi rimedio?” (l’ho fatta breve, ma il sugo è questo). Ecco alcune
reazioni:
“ Sei troppo cretino per potertelo spiegare, falla finita” ….
“… per capire che cosa significa: "quello che accade in natura non può dipendere dalla scelta del sistema di
riferimento", perlomeno riguardo all'elettrodinamica (e buona parte della meccanica) DEVI usare la
Relativita' Ristretta…” così confermando ciò che avevo intuito: la classica dimostrazione circolare.
Il Professore è così costretto a intervenire nuovamente per chiudere la questione e proibire a tutti d’avere
ulteriori rapporti col sottoscritto. “… Insomma, è proprio inutile perderci tempo. Se giorni fa è potuto
sembrare che gli dessi ragione sul PR, in realtà - se avete saputo leggere fra le righe - ero soltanto polemico
verso i soliti divulgatori, che anche se sono ricercatori universitari scrivono cose insensate e non si rendono
conto di quello che capirà (a rovescio) una buona parte dei lettori...” (Elio Fabri, molto apprezzato nel suo
ambiente, che cito in quanto si tratta di materiale pubblico).
Me l’aspettavo. La Relatività Ristretta sarà certamente sacrosanta, ma oso affermare che ha i piedi d’argilla:
a- non vedo asimmetrie nel fenomeno dell’induzione
b- la sua logica parte da un ragionamento circolare
Inoltre l’altro postulato, la costanza di c, mi lascia perplesso. Nel 1905 Einstein dice “…la luce si propaga
sempre nello spazio vuoto con una velocità finita c, che è indipendente dallo stato di moto del corpo che
la emette. ...” (che ci sarebbe di strano? Non fa così anche il suono?) e solo successivamente parlerà
esplicitamente della velocità dell’osservatore (mentre il Prof. Fabri sostiene che non occorre specificare
essendo implicito nel “principio di relatività”). Bene, la perplessità deriva dal fatto che questa *costanza*
sarebbe indubitabile alla luce delle equazioni di Maxwell. Ma queste equazioni resterebbero sacrosante
anche se avessero una crepa localizzata nella legge di Faraday? E se in quelle equazioni la velocità
dell’osservatore non fosse stata neanche presa in considerazione? (così come mi confermò lo stesso
Prof. Fabri prima che mi precipitasse negli inferi degli ignoranti presuntuosi e petulanti ).
Certo si può dire che non si è mai visto c variare, ma ci sarebbero anche le trasformazioni di Lorentz
come alternativa, però si finisce in un ginepraio non alla mia por tata. Mi limito pertanto ai punti a e b: se
non risolti non mi pare serva preoccuparsi d’altro.
Aggiungo solo che se qualcuno preferisce lo *spaziotempo* al *tempo locale* di Lorentz, oggi ci
sarebbe una scappatoia: si potrebbe concepire il tempo come il *divenire della natura* e non come
*ente* a sé stante: non è così strano che un orologio in volo, o messo in cantina, cambi “lui” di ritmo
come il dover immaginare un “dio Kronos” che muta qua e là a seconda del soggetto. Sarebbe la stessa
roba che dicono quelli della “gravità quantistica” limitandosi al modo quantistico pur esemplificando (e
convincendo) col polso e il candelabro di Galileo. Inutile far presente che questo consentirebbe anche di
affermare che i muoni veloci, invece di vivere in un *tempo* rallentato, diventano solo più longevi.
APPENDICI
miei commenti in blu evidenzio in giallo di ciò che mi sembra più importante
- Come a un certo punto avevo creduto (sbagliando) d’aver capito la legge di Faraday
- Due test in contraddizione
- Informazioni Storiche di F. Bevilacqua (univ. Pavia)
- G. Giuliani (univ. Pavia) critica alla legge di Faraday (e all’opinione di Feynman)
- Omopolari: continuano ad essere causa di perplessità, almeno a quanto leggo nel portale SISSA Scuola
Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Trieste) e credo utile ragionarci sopra .
- Rimuginazione finale
Come a un certo punto credevo d’aver capito la legge di Faraday
Nel Frank (Elettricità del 1963) si legge al capitolo Forze elettromotrici indotte, paragrafo 1:
… 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. (intcirc = integrale circolare int = integrale di
superficie)
Legge che direi di poter tradurre in questi termini: la differenza di potenziale dipende dalla variazione (d/dt) di
Ф cioè del campo magnetico che attraversa la superficie circondata dalla spira, quindi, niente variazione,
niente volt, neanche ci fossero stramiliardi di Gauss.
Questo grazie alla pazienza di un esperto che, preso dalla disperazione d'aver a che fare meco, aveva
trovato il modo di scendere al mio livello. Espongo la cosa in forma di favola:
Professore, ho visto l'esperienza di Faraday con quella specie di trasformatore ... quella di quando si
e' accorto che solo spegnendo-accendendo una bobina succedeva qualcosa nell'altra e quindi ne ha
dedotto che la corrente dipende dalle variazioni del campo magnetico ... Ma che cosa strana! Certo
se così é, c'é poco da fare. Ho letto che 'sto fatto consente di spiegare anche come funziona
questo aggeggio http://digilander.libero.it/gino333/altfaraday.jpg ma io non ci capisco un tubo
PROF come te la cavi con trigonometria, integrali e derivate? Sai cos'e' un campo elettromagnetico?
So che attira il ferro e il resto non me lo ricordo più
PROF siamo a posto! Immagina che fra i due magneti ci sia come un vento, una corrente d'acqua
che scorre uniforme. Non e' proprio così', ma fa finta. Anzi, fa finta che la spira rotante sia
piccolissima (infinitesima si dice) così intorno a lei 'sto vento possiamo fingere che sia uniforme. Ora
metti un occhio dove c’è un magnete e dimmi cosa vedi mente la spira gira.
Vedo un rettangolo di filo che rimpicciolisce fino a diventare una riga e poi ricresce come rettangolo
fino ad un massimo e così via. Capisco che se lì tira vento la spira sentirà una *spinta* che va da un
minimo a un massimo, ma dev'essere un bel casino calcolare le *variazioni* di questa *spinta*.
PROF senza i trucchi della matematica certamente, ma visto che non la conosci ti devi fidare. Tu
devi solo ragionare sul fatto che la *variazione* che sente il filo è la stessa che sentirebbe una
lamiera che occupi la superficie buco+filo. Quando tu leggi di *derivata dell'integrale circolare ecc.
ecc.* non t'impressionare: ti indicano solo come devi fare i calcoli con riferimento alla lamiera, ma se
t'interessa solo avere un'idea del *meccanismo fisico* che agisce in questo aggeggio, credo d'averti
accontentato posto che tu abbia capito che la *variazione* non cambia, sia che si tratti del filo (di
qualsiasi diametro) che della lamiera. Se poi esegui i calcoli vedrai apparire un curva di forma
sinusoidale, la stessa curva che ti mostrerebbe un oscilloscopio attaccato a quel baracchino,
naturalmente a patto che il campo sia *adeguatamene* uniforme.
Possibile non si capisca che per *spiegare* si deve mostrare il ragionamento preliminare che fece
chi scoprì una legge? Possibile che non si capisca che la matematica che descrive
quantitativamente il fenomeno viene *dopo*, così' come lo stesso Einstein diceva? Capisco che per
chi ha già capito la questione la formula basti ed avanzi, ma va bene per chi ha capito e per chi
obbedisce alla regola del "*taci e calcola*.
Io mi domandavo come mai quello che succede nel buco poi si riflettesse nel filo, io pensavo
assurda un *relazione fisica* fra buco e filo e domandavo come mai anche quello che succedeva
fuori dal buco poi non si riflettesse pure lui sul filo e mi veniva detto che sì, fuori succedevano delle
cose, ma che però *per ragioni matematiche* scomparivano. Altri mi dicevano che esisteva il
"teorema di nonsochi" che garantiva che ciò che succedeva nel buco era lo stesso di quello che
succedeva alla spira e io pensavo a formule di raffinata matematica al di fuori delle mie possibilità di
comprensione ... e lasciamo perdere tutta la confusione inerente al campo elettrico, la forza di
Lorentz, la circuitazione per i casi di campo non uniforme etc. etc.
Ho paura che questo sia un problema diffuso. Io diventai ragioniere imparando *regole* a
pappagallo, le rinfrescai all'universita', ma solo quando ebbi occasione di *insegnare* ragioneria ad
un malcapitato, fui *costretto* a ragionare sul meccanismo di quella tecnica e mi resi conto che il
tutto si poteva *spiegare* in un paio d'ore oppure annotare *esaurientemente* in 3 o 4 pagine A4.
Sarà che io sono scemo.
In un primo momento quel Prof approvò questa libera trascrizione, ma in seguito mi disse che l’ *energia*
che transita nella spira confluisce tutta nella spira così convalidando l’anatema di un altro esperto il
quale quando gli riferii che secondo quel Prof non c’è : “… una specie di radiazione dal buco verso il
filo ..." mi accusò d’aver circuito il suo collega aggiungendo: “… E invece, guarda un po', questa e'
proprio la spiegazione corretta …” Però quando questo secondo Prof. cercò di spiegarmi la forma
*cornuta* dell’onda coi poli cilindrici in un test dove si muovevano i fili, si rifugiò nella forza di Lorentz
invocando disuniformità locali senza considerare che le cose restano tal quali muovendo i magneti, cioè
quando dovrebbe operare la legge di Faraday in Maxwell. Obiezione comunque a mio parere senza senso
essendo teorie l’una derivabile dall’altra per via matematica (vedi il seguente “Due test in contraddizione”).
Due test in contraddizione.
L’ultimo Prof. prima citato mi scrisse tempo fa,(ancora non m’aveva precipito agli inferi) :quanto segue:
… Ora, c'e' un teorema matematico, che si dimostra facilmente con qualche passaggio di calcolo
differenziale (partiva dalla forza di Lorentz), per cui la FEM indotta misurabile ai capi della spira e'
proporzionale (a meno di una costante che dipende dalle unita' di misura) alla velocita' di variazione del
flusso del campo magnetico attraverso una qualsiasi superficie che ha per contorno la spira: che e' la legge
di Faraday. Ossia, *i due metodi di calcolo danno SEMPRE lo stesso risultato*. FINO A QUI, tu puoi
considerare la legge di Faraday come un semplice artificio matematico, utile per *semplificare i
calcoli* e basta. Ne ho avuto varie conferme e lo considero un punto fondamentale, pertanto mi
preoccupa (in parte) l’eccezione che segue.
Esistono pero' altri casi, in cui *in nessun riferimento* il campo magnetico e' costante nel tempo, per esempio
perche' "non si muove", ma e' *la sua intensita'* che passa da un valore massimo a zero a un valore
massimo in verso opposto e via avanti. Se è il caso del trasformatore, non vedo che problemi ci siano: un
filo può attraversare un campo che varia nello spazio o star fermo in un campo che varia di per sé.
Il caso piu' semplice, che puoi facilmente realizzare, l'ha esposto … Prendi un nucleo toroidale di ferrite
(ma anche un nucleo da trasformatore "ad anello", cioe' senza la colonna centrale). Avvolgici, diciamo, 2300
spire di rame smaltato in modo da coprirlo completamente, cioè come che fosse una bobina attorno a un
tondino di ferro e poi girata ad anello chiuso? e attacca questo "primario" alla presa a 230 V c.a. Nel nucleo
c'e' un campo magnetico alternato che puoi anche calcolare, conoscendo dimensioni e permeabilita'
magnetica del nucleo. All'esterno, hai voglia a cercarlo: anche al centro dell'anello, e' meno di un mlionesimo
di quello che c'e' nel nucleo. E tuttavia, se passi un filo *anche di parecchi metri* al centro esatto
dell'anello e misuri la FEM fra le estremita', trovi 100 mV. Immagino di alternata, non dubito che sia cosa
che lasci perplessi, però ho notato che si ottiene tensione con bobine molto lontane dai magneti, in zone
dove il campo magnetico io non lo potevo avvertire. (Aggiungo che quando qualcuno chiese al prof se
cambiando il numero delle spire i 100 mV mutavano: rispose di no).
Lungo la spira, il campo magnetico e' trascurabile: e quel poco che c'e', lo puoi neutralizzare facendo correre
il filo in modo da essergli sempre parallelo. Niente forze di Lorentz sulle cariche nel conduttore. Eppure la
FEM c'e', sempre di 100 mV, qualunque sia la lunghezza della spira: esattamente come prevede la legge di
Faraday, mi piacerebbe poter comprendere il calcolo, ma come mai 100 sarebbe una costante? CHE
QUINDI RISULTA VERA SEMPRE, anche nei casi dove la legge di Lorentz non e' applicabile. Ma se non
ho campo, come faccio ad avere variazione di campo !!!
Fatta questa misura, e' giocoforza ammettere che con la variazione del campo magnetico *dentro* la spira si
trova sistematicamente un campo elettrico *lungo* la spira, e che quindi,
- o la variazione del campo magnetico che attraversa la spira "causa" o "genera" il campo elettrico,
immagino sarebbe la variazione che avviene nel nucleo che gira attorno al filo dalla parte dove il lungo filo si
chiude ad anello
oppure che
- *la stessa causa* che fa variare il campo magnetico "nel foro" causa *anche* il campo elettrico lungo il filo.
Non capisco la differenza col caso precedente, comunque non s’era detto che non si avverte nessun campo
magnetico?
A suo tempo avevo capito poco e accettato la cosa ad occhi chiusi. Poi l’avevo dimenticata. Ora la ritrovo e
mi lascia perplesso.
Tuttavia oggi dispongo di un’osservazione che sembra dimostrare l’opposto: cioè che ciò che
succede nell’area della spira non influisce sul risultato http://digilander.libero.it/gino333/faraday22.jpg
che fu proprio il primo test che confermò i miei sospetti su di una interazione diretta filo-campo (in
conformità a quanto avevo osservato *giocando* con gli alternatori amatoriali). A lungo tempo ho
considerato questo test il punto fondamentale su cui basare tutte le mie critiche. Era però un caso
particolarissimo, molto meglio l’evidenza delle irregolarità presenti coi poli cilindrici perché queste
smentiscono un punto fondamentale mostrato in molte pubblicazioni.
Comunque se anche vincesse il test che si contrappone al mio, questo non sarebbe una risposta alla
critica che io ho sollevato e chi riassumo dicendo che la legge di Faraday in Maxwell ha dei problemi
valutando *congiuntamente* le curve prodotte da una spira rotante fra poli cilindrici, fra poli piani e nei pressi
di un singolo polo piano (ove evidentemente il campo non è certo uniforme). Piuttosto complicherebbe la
definizione di una teoria alternativa (quella che mi sono permesso di definire “legge di Faraday-Faraday”).
Credo tuttavia opportuno documentarmi meglio su questo anello toroidale. Chissà se mettendo un
trasformatore acceso in mezzo ad una *spirona* indurrei corrente nel filo. Se sì, per qualsiasi diametro della
spira? 1 metro? 2, 3,4 … metri?
Informazioni Storiche
Da L’Induzione Elettromagnetica di Fabio Bevilacqua Dipartimento di Fisica “A.Volta” Univ. di Pavia
http://ppp.unipv.it/Silsis/Pagine/PDF/induzione.pdf
(Ha scritto anche su Galvani-Volta http://ppp.unipv.it/silsis/Pagine/PDF/contrVG.pdf pare interessante, e mi
sono dovuto ricredere su Galvani che credevo avesse sbagliato tutto.) NB. Però Il Prof da cui credevo
d’aver capito la legge di Faraday (vedi dopo), non concorda al 100% e dice che queste sono slide per una
conferenza e che bisognerebbe sapere il resto: ok, ma sono i punti fondamentali, mi parrebbe strano che
fossero approssimati.
Il fenomeno Uno straordinario fenomeno avviene quando un filo conduttore è mosso in vicinanza di un
magnete: una corrente si produce nel filo. E’ ancora più straordinario il fatto che si produce la stessa
corrente se è mosso il magnete in vicinanza del filo con velocità uguale ed opposta.
Il moto relativo L’intensità della corrente dipende dalla velocità ed il fenomeno non può essere spiegato
dalla legge di Coulomb per l’elettrostatica, dove le forze istantanee a distanza dipendono solo dalle
posizioni: sembra dipendere solo dal moto relativo tra filo conduttore e magnete.
Faraday: le linee di forza Un primo geniale tentativo fu fatto dallo stesso Faraday che, opponendosi alle
forze istantanee a distanza, e dipendenti solo dalla distanza, di tipo newtoniano-coulombiano, introdusse il
concetto di linee di forza che si stabiliscono nello spazio intorno ai magneti. Il taglio di queste linee da parte
del conduttore produce la corrente : maggiore la velocità, maggiore il numero di linee tagliate, maggiore la
corrente però ho letto che Faraday sperimentò un dispositivo simile ad un trasformatore e scoprì che solo
la “variazione” di un circuito induce corrente nell’altro (io non credo che il *taglio* sia la causa dell’induzione).
Faraday: spiegazione relativistica La spiegazione è relativistica come il fenomeno: se si muove il magnete
con velocità uguale ed opposta rispetto al conduttore il numero di linee tagliate è lo stesso ma l’esperienza
dice che un magnete anulare in rotazione, le cui *linee* tagliano certamente una spira posta nei pressi, non
induce affatto, perciò il *taglio* può essere elemento necessario ma non sufficiente.
Maxwell: la variazione di flusso Un secondo importante tentativo di spiegazione fu fatto da Maxwell.
Mentre alcuni sostenitori del programma newtoniano-coulombiano introducevano forze dipendenti dalla
velocità (Weber), Maxwell ricondusse tutti i fenomeni d’induzione ad una regola: la variazione nel tempo del
flusso magnetico produce una forza elettromotrice nel circuito, che a sua volta genera una corrente. Prima
la “forza” e poi la “corrente”? Possibilissimo ma se non ho una “osservazione” che separa nel tempo due
fenomeni non vedo l’utilità di questa precisazione.
Maxwell: l’etere Quindi sia la variazione del numero delle linee d’induzione, che della forma del circuito, che
della posizione relativa del circuito e del conduttore erano ricondotte ad una regola aurea unitaria. Questa
regola è ancora oggi valida
Maxwell: modifica le idee di Faraday Maxwell spesso è considerato il matematizzatore delle idee di
Faraday. Ma a guardare bene Maxwell introdusse delle idee molto diverse da quelle di Faraday. Egli, infatti,
a differenza di Faraday, credeva in un riferimento privilegiato: l’etere, e quindi spiegava la legge del flusso in
modo diverso a seconda che sia il magnete a muoversi (o al variare d’intensità) o il circuito mettendosi così
in contrasto con l’evidente relatività (galileana) del fenomeno: se io ho in una mano un magnete e nell’altra
una spira, perché mai le cose dovrebbero essere diverse se muovo una mano o l’altra? Vero che
anche per Maxwell il risultato non cambia, ma egli sottintende due meccanismi fisici diversi a seconda della
mano che si muove (presenza-assenza di campo elettrico). Chissà se aveva descritto *fisicamente* questi
due meccanismi.
Maxwell: le asimmetrie Nel primo caso le famose equazioni di Maxwell affermano che la variazione del
“campo” magnetico produce un campo elettrico che a sua volta produce la corrente nel circuito; nel secondo
caso la velocità rispetto all’etere del circuito interagendo con il “campo” magnetico produce una forza che
genera la corrente senza la produzione di un campo elettrico. Mentre resisteva la simmetria del fenomeno, la
spiegazione diventava asimmetrica, non relativistica. Strana considerazione, come possono divergere
spiegazione e modello?
Maxwell: la propagazione contigua Le novità introdotte da Maxwell furono in ogni caso notevolissime: sia il
concetto di “campo” che l’ipotesi di una propagazione nel tempo e nello spazio delle interazioni
elettromagnetiche (“radiazione” dovuta alla cosiddetta “corrente di spostamento”) avrebbero modificato
completamente la fisica.
Maxwell: il meccanicismo E’ interessante però’ notare le origini meccaniche delle idee elettromagnetiche di
Maxwell: “Campo” per lui è un’effettiva regione dello spazio (come nell’espressione “campo di grano”);
“spostamento” è un effettivo spostamento di cariche nella struttura dell’etere (“polarizzazione”)
Lorentz: propagazione nel vuoto Toccò ad uno scienziato olandese, Lorentz,modificare le idee di Maxwell:
il riferimento privilegiato, l’etere, rimane, ma perde le sue caratteristiche meccanico-materiali: diventa uno
spazio vuoto. non capisco I campi non sono più zone dell’etere ma effettive entità fisiche che si propagano
con la velocità’ della luce nello spazio vuoto. I campi sono prodotti dai movimenti delle loro sorgenti, le
cariche, e producono a loro volta i loro effetti spostando queste cariche elementari, “gli elettroni”. gli elettroni
sarebbero trascinati dalla corrente?
Lorentz: cariche e campi La “Teoria degli elettroni” di Lorentz sintetizza le idee di Maxwell (campi) con
quelle di Weber (forze che dipendono dalla velocità): il risultato più famoso è la formula di Lorentz che dà
una spiegazione brillante, ma sempre asimmetrica come quella di Maxwell, del fenomeno dell’induzione. Le
due formule sono derivabili l’una dall’altra per via matematica e utilizzabili a piacere (vedi qui “due test in
contraddizione).
Lorentz: l’elettromagnetismo classico La velocità che compare nella formula di Lorentz è sempre una
velocità rispetto all’etere. La teoria di Lorentz sintetizza bene l’elettromagnetismo classico ed è quella che
ancora oggi viene insegnata a scuola e nel primo biennio dell’università. E perché mai non insegnare
l’ultima e più accreditata delle teorie?
Einstein: asimmetrie teoriche Tutto sembra procedere bene all’inizio del secolo, ma Albert Einstein , un
giovane scienziato d’origine tedesca che fa l’impiegato all’ufficio brevetti di Berna non è contento: perché un
fenomeno relativistico come l’induzione deve avere una spiegazione non relativistica? Perché compaiono
queste asimmetrie teoriche “non inerenti ai fenomeni”? si chiede nelle prime righe di un articolo del 1905 dal
titolo rivelatore: “Sull’elettrodinamica dei corpi in moto”.
Einstein:campo elettromagnetico Nasce con quest’articolo la teoria della relatività speciale che, attraverso
una Reinterpretazione dei concetti di spazio e tempo, consentirà delle nuove tasformazioni tra sistemi di
riferimento. I campi elettrico e magnetico sono ora due punti di vista di un più completo campo
elettromagnetico.
Einstein: interpretazione relativistica L’etere è abbandonato e la forza di Lorentz, pur formalmente valida,
acquista una nuova interpretazione: la velocità v che vi appare non è più la velocità rispetto all’etere, ma la
velocità tra sistemi di riferimento inerziali. L’induzione riacquista una spiegazione relativistica e questa
riconquista ha delle conseguenze enormi non solo su tutta la fisica ma anche sulla cultura del nostro secolo.
L’induzione: approfondimenti Un fenomeno notevole quello dell’induzione elettromagnetica, che ha
suscitato l’attenzione di quattro grandi scienziati (e di tantissimi altri), ha meritato quattro importanti
interpretazioni ed ha fortemente stimolato l’evoluzione del pensiero e delle tecnologie della nostra società.
Aggiungere (peccato, le slides non erano finite). Feynman sull’asimmetria Pare che in *The Feynman
Lectures on Physics* si legga : <Non si conoscono altre localita' della fisica in cui la reale comprensione di
un cosi’ semplice ed accurato principio generale richiede l'analisi di due fenomeni distinti> il che mi sfagiola
assai.
PS. Ci vuole un bel coraggio nel dire che tutto é chiaro
G. Giuliani, dell’università di Pavia
In http://fisica.unipv.it/percorsi/pdf/ind_aq.pdf, scrive sull’induzione e parrebbe che non tutto fosse così’
pacifico come oggi si dice. Io non sono in grado di seguirne la parte matematica, ma qualche conclusione
espressa a parole è forse intellegibile pure per me. Contiene anche informazioni storiche che mi chiariscano
alcuni interrogativi che avevo al riguardo e a me pare d’essere arrivato per via osservativa a certe
conclusioni a cui Giuliani arriva per via matematica.
Tentai di contattarlo: gentilmente rispose, ma fu chiaro che non ero stato capace di spiegarmi (o lui
di leggermi). Inoltre ebbi da lui una risposta che mi lasciò di stucco (ho avuto il permesso di citarla): “debbo
confessare che non ho capito quale sia la sua posizione circa la legge di Faraday: i suoi esperimenti
dovrebbero essere illustrati in modo puntuale rispetto alla legge stessa o rispetto a leggi alternative.” Quindi
io gli documento un’osservazione i cui risultati stridono con la legge di Faraday e lui mi chiede a quale
diversa legge obbedirebbe ciò che gli mostro? Mi dica piuttosto che il mio esperimento è fatto male o che ci
sono altri esperimenti meglio fatti che contraddicono il mio! Gli dimostro che lui ha proprio ragione e lui non
se ne rende conto! Aveva ragione un certo professore eretico (di matematica!) nel dire che la fisica moderna
è partita per la tangente: prima s’immaginano una teoria e poi verificano se i fatti la confermano e se poi in
seguito saltasse fuori una crepa imprevista, buttano nel cestino crepa-e-osservatore-della-crepa.
Sintetizzo come posso ciò che ho capito.
Maxwell darebbe forma matematica all’affermazione che l’induzione è il prodotto di due fenomeni
indipendenti: variazione temporale del campo / effetti del campo su cariche in moto. La legge del flusso ha
validità limitata, non è *causale*, non è una *buona* legge del campo.
Poiché quando si muove la spira la legge del flusso non descrive correttamente i fenomeni, i manuali
introducono ipotesi *ad hoc* per salvare la legge del flusso. cavolo! (mi sa che rischi la cattedra).
Un’eccezione sta nelle “Lezioni di Feynman” dove si afferma che esistono proprio due sorgenti: la variazione
temporale del campo e la componente magnetica della forza di Lorentz (l’autore pare dire che Feymann è
più rispettoso di Maxwel di altri). Feynman direbbe che “ci sono due effetti indipendenti, ma la fem lungo un
filo chiuso è sempre uguale al tasso di variazione del flusso magnetico attraverso di esso” (se ciò significa
che “la fem risulta poi uguale,” a me parrebbe un’espressione assai contorta).
Giuliani afferma che Feynman si sbaglia e che si può arrivare a una legge generale dell’induzione in cui
la legge del flusso è un caso particolare e che leggendo Faraday, Maxwell e Einstein si vede che la legge
del flusso è un problema storico aperto. Cita da Ludvik Flecvk: “Quando una concezione si diffonde … fino
nelle locuzioni linguistiche … una contraddizione sembra impensabile e inimmaginabile” (evidentemente
anche Giuliani trova difficoltà nel proporre le sue tesi e ciò mi consola).
Giuliani arriva a due formule (10 e 11) predittivamente equivalenti, ma in una operano solo grandezze
definite in un punto mentre nell’altra (10) si utilizza un campo *anomalo* perche’ connette ciò che
succede ad una superficie col suo contorno (cosa che assomiglia assai al mio dubbio su come ciò
che succede nell’area della spira si trasmetta al suo contorno). La 11 e’ *causale*: abbiamo un campo
elettromotore che produce fem che produce corrente. La 10 non è *causale* perche’ non definisce
univocamente definita la superficie (credo della spira) e perché’ il campo dovrebbe agire a distanza e con
velocità infinita.
Giuliani (direi tramite la 11) studia il caso della barra metallica in moto in campo magnetico uniforme e
costante credo corrisponda al mio test http://digilander.libero.it/gino333/sbarre.jpg . La fem è localizzata
nella barra in movimento nonostante ci fosse chi riteneva la questione della localizzazione senza senso.
Avremmo un campo elettrico che sposta gli elettroni verso uno dei due punti di contatto della barra; questo
genera un altro campo elettrico che contrasta e compensa il precedente … (tutto molto complicato, se
interessa meglio leggere il testo). In conclusione si dice che il dispositivo converte energia meccanica
(spostamento della barra) in energia elettrica che poi si trasforma in calore e su questo sarebbero d’accordo
osservatori solidali con la barra e col circuito (non dice se la corrente è continua o alternata, io l’ho vista
continua fino a che lo spostamento è in una direzione determinata e attribuirei il fenomeno alla “vera” forza di
Lorentz).
Descrive poi il Disco di Faraday e il Disco di Corbino: la trattazione è prevalentemente matematica, non da
me compresa e che accantono. Comunque poiché non c’è corrente se il magnete ruota e il disco no, dice
che Farday pensava che le linee non risentano del movimento del magnete e quindi che linee e disco
sarebbero relativamente ferme concordo, l’ho visto anch’io (mi domando se abbiano provato a far girare un
magnete *quadrato* con diagonale come il diametro del disco: dovrebbe generarsi dell’alternata).
Secondo Giuliani il disco di Corbino non sarebbe un fenomeno di induzione secondo la legge del flusso, ma
confermerebbe una *legge generale* basata sulla deriva degli elettroni (parrebbe la “vera” forza di Lorentz,
ma non ho capito il ragionamento). Dice che bisogna pensare a esperimenti in cui c’è variazione di flusso
concatenato dove non esista il *contributo magnetico* della forza di Lorentz (vedi punto 4) ad esempio in
una spira rotante in campo uniforme agirebbe la forza di Lorentz (e non la variazione del flusso), perciò
depositando materiale superconduttore sulla spira si potrebbe vedere se … discorsi che le eccedono mie
capacità, ma direi che il sugo è chiaro.
OMOPOLARI
In http://digilander.libero.it/gino333/sbarre.jpg il magnete anulare piano a destra, assomiglia un po’ agli
omopolari fatti col solo magnete: il magnete è composto da una fila di magnetini 40x20x10 appiccicati sotto
ad un anello di ferro largo 25 e spesso 5 mm: facendolo girare sui 250 rpm e usando contatti striscianti sui
bordi interni ed esterni dell’anello, ho letto circa 15 m.volt. Perciò ho cercato notizie in giro e ho trovato
ULISSE portale SISSA Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Trieste)
http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2008/Ucau080915d004/Ucau081117r001
ecco qualcuno che fa esperimenti come potrei fare anch’io e lascia copiare il testo
Dopo questa lettura ho provveduto a fare un po’ di osservazioni personali
http://digilander.libero.it/gino333/omopolare.jpg
Credo che una migliore comprensione di questo argomento sarebbe utile per chi volesse tentare di
concretizzare la ventilata legge di Faraday-Faraday, ma non è essenziale per queste “osservazioni”: se
anche la elettrodinamica di Maxwell fosse pienamente compatibile con gli omopolari, lo sarebbe riferita a
questi oggetti, ma non sarebbe una risposta alla critica che io ho sollevato e che riassumo dicendo che la
legge di Faraday in Maxwell (Faraday non conosceva la matematica) ha dei problemi valutando
*congiuntamente* le curve prodotte da una spira rotante fra poli cilindrici, fra poli piani e nei pressi di un
singolo polo piano (ove evidentemente il campo non è certo uniforme). Un edificio per avere una crepa, mica
dev’esse rovinato a terra :-)
Anticipo che dopo aver faticosamente raccolto varie informazioni e fatte varie prove, la questione mi pare
molto più circoscritta di quanto non appare leggendo in giro: vero però che se il fenomeno sembra obbedire
alla forza di Lorentz (sulla quale io non ho nulla da obiettare) nondimeno c’è qualcosa che mi sfugge.
Disco di Faraday
Un disco metallico di raggio R, immerso in un campo magnetico di induzione B, può ruotare attorno al suo
asse, anch’esso metallico. Vi sono due contatti striscianti: uno sull’asse e l’altro alla periferia del disco;
questi sono collegati a un sensibile strumento di misura della differenza di potenziale. Quando si fa ruotare il
disco attorno al suo asse con velocità angolare ω, si trova che fra i contatti striscianti si manifesta una
differenza di potenziale u proporzionale alla velocità di rotazione, alla intensità del campo magnetico e al
quadrato del raggio del disco: u = ω R2 B
Per esempio, se come nella figura seguente si avesse R = 10 cm = 0,1 m, B = 100 Gauss = 10-2 T e si
facesse ruotare il disco con la velocità di 10 giri/s, si troverebbe u = 10-3 V, ma la corrente potrebbe essere
grande, essendo essenzialmente limitata dalla sola resistenza del carico esterno.
Non capisco i conti: leggerei 0,001 volt con un disco di raggio 10 cm che ruota a 10 giri/s e un campo
magnetico di Gauss = 10-2 T ? Ma nei cataloghi ti dicono che un magnete N35 (codifica commerciale) ha
circa 11700 Gauss (G) oppure 1,17 Tesla (T): come devo leggere quella siglatura? E non ha importanza la
superficie e la distanza dei due poli che abbracciano parte del disco?
Comunque Gauss/Tesla che siano (l’uno sembra 1/10.000 dell’altro) saranno riferiti a una certa dimensione
del polo e poi so per certo che anche lo spessore un po’ conta). E a cosa sono riferiti i Gauss/Tesla: alla
capacità di attrarre ferro, alla capacità di indurre tensione, ….?
Ho provato a leggere cosa si intende per ω e rad e mi è venuto freddo: sono necessità che ci sono sempre
state o dipendono dallo SI? (mi ricordo un ingegnere lamentarsi dell’introduzione dello SI). Non basta dire
quanti giri/s fa e magari aggiungere qualcosa alla formula? (Scusate la brontolata tipica dell’anziano resa
ridicola dalla sua ignoranza)
Ma non ha molta importanza per la comprensione dell’oggetto: quel che importa è sapere che avrei pochi
millesimi di volt: mi par di capire che dovrei misurare gli ampere mettendo una resistenza adeguata per farli
scendere a valori compatibili con la capacità del tester usato. (nota per me: caso mai rifai test ”sbarre”
mettendo un “carico” e vedi che succede)
Figura 1. Il disco di Faraday. Sono visibili: in basso il magnete, sembra un magnete in mezzo a una lamiera
di ferro piegata opportunamente e che si protende verso il disco rotante il contatto sull’asse e l’altro contatto
alla periferia del disco, in mezzo alle espansioni polari.
Questo apparecchio è il primo generatore elettrico basato sull’induzione, ed è particolarmente interessante
per il fatto che ha sempre costituito fonte di perplessità e di paradossi. Infatti quando il disco ruota, il raggio
conduttore che si sposta nel campo magnetico costante non è apparentemente sede di una variazione del
flusso di induzione magnetica, quindi la legge di Faraday non è applicabile e non è chiaro il meccanismo
della apparizione di una forza elettromotrice. Elemento di interesse è anche il fatto che esso genera una
forza elettromotrice continua senza la necessità di commutatori, come in tutte le altre macchine generatrici
conosciute Ma è non chiara a tutt’oggi? Dopo dirà che opera la forza di Lorentz e che gli elettroni vengono
*spinti*, ma dirà anche che per via di calcolo riappare la variazione di flusso (però senza dare la sensazione
d’aver risolto tutte le sue perplessità). Sulla “ continuità” della corrente io non vedo problemi, sia
dipendesse dalla forza di Lorentz sia che ci fosse una *variazione*: mica c’è un su-giù o un avantiindietro.
Nella figura seguente è riportato un disco di Faraday in una configurazione leggermente differente. Il
magnete è ora di forma anulare [1], con i due poli sulle sue facce piane, è posto sopra il disco e può ruotare
indipendentemente o solidalmente con esso. Il flusso magnetico uscente dal polo inferiore ora interessa
(quasi) tutta la superficie del disco (questa differenza di diametro è un caso o è fondamentale?) (per inciso,
da qui il nome di generatore unipolare dato a questo genere di dispositivi).
Figura 2. Il magnete anulare in alto può ruotare indipendentemente o solidalmente al disco. Il contatto
sull’asse del disco è in basso, non visibile, mentre il contatto strisciante alla sua periferia è la lamina
metallica superiore. Il disco più piccolo in basso e il relativo contatto strisciante servono per lo scopo
spiegato in seguito
Con questo apparecchio [2] si possono fare le seguenti prove.
a) Ci si può chiedere: cosa succede se faccio ruotare il disco tenendo fermo il magnete? La risposta è ovvia:
siamo nella stessa situazione del classico disco di Faraday della figura 1 e avremo una generazione di forza
elettromotrice.
b) Cosa succede ora se faccio ruotare il magnete e tengo fermo il disco? Questa prova fornisce la risposta a
un vecchio dilemma: le linee di forza di un magnete vengono trascinate nella rotazione insieme a esso?
L’esperimento mostra che non vi è generazione di forza elettromotrice, con la conseguente risposta al
dilemma delle linee di forza: le linee di forza non sono solidali con il magnete e non vengono trascinate,
neppure parzialmente, nella sua rotazione. Però se il magnete fosse quadrato, in periferia avremmo un
campo che appare e scompare! (ma saremmo nel caso di variazione di flusso, direi). E cosa pensa l’autore?
Il campo è trascinato o non lo è?
Ma rispetto a quale sistema di riferimento esse restano fisse? Questa domanda resta senza risposta?
c) Cosa succede se faccio ruotare insieme disco e magnete? Nella visione di Faraday si ha generazione di
forza elettromotrice quando un conduttore taglia le linee di forza del campo magnetico. Per Faraday le linee
di forza avevano vera realtà fisica. Questa prova fornisce un risultato che può apparire sconcertante: si ha
una forza elettromotrice uguale a quella fornita nel caso a). Questo è dunque un generatore del tutto
speciale, nel quale la parte magnetica e la parte elettrica si muovono insieme. Visto che in b) non c’è
tensione perché il campo è visto fermo dal disco fermo, allora forse qui il disco si muove in un campo
fermo, di qui la tensione. Però non credo che fra campo e disco basti un *qualsiasi* moto relativo,
altrimenti dovremmo avere tensione sempre per effetto del moto della Terra (e questo è assurdo dato
che nessuno se ne è mai accorto).
Un commento sull’esito dei tre casi illustrati. Nella visione dell’induzione di Faraday, la forza elettromotrice è
proporzionale alla velocità con la quale vengono tagliate le linee di flusso magnetico. Quindi il *taglio* come
fonte dell’induzione sarebbe da attribuire a Faraday (il quale però nei trasformatori indica la fonte nella
variazione del campo). Cosa pensava Faraday nel caso della spira rotante (sempre che l’abbia esaminato)?
E nel semplice moto relativo spira-magnete?
Se si immaginano le linee di flusso come originate nel magnete, allora esse dovrebbero restare ferme nel
riferimento del magnete. Allora, o ruotare il disco relativamente al magnete, o ruotare il magnete
relativamente al disco dovrebbe originare una forza elettromotrice, mentre ruotarli insieme non dovrebbe.
Questo è proprio l’opposto di ciò che si verifica in realtà. Questo è il paradosso al quale si accennava.
Dopo la scoperta dell’elettrone e delle forza che agiscono su di esso il paradosso può essere sciolto
con una analisi microscopica dei fenomeni. Sembrerebbe la forza di Lorentz., ma questa viene prima o
dopo la scoperta dell’elettrone?
Si può calcolare la forza elettromotrice generata dal disco di Faraday nel modo seguente. Una carica q che
sta nell’elemento conduttore del disco, che si muove con velocità v di modulo v = ω r e vede il campo di
induzione B a essa perpendicolare, è soggetta ad una forza F, la forza di Lorentz [3], perpendicolare a B e a
v, data da:
F = q v × B (×: simbolo di prodotto vettoriale) di modulo F = q v B.
E qui casca l’asino (cioè io), ho provato a cercare una spiegazione dei prodotti vettoriali in
http://www.mat.unimi.it/users/colombo/biotecvettoriR3OUT.pdf
Ma ho subito capito che non è roba per me
Tuttavia la descrizione fisica di cosa succederebbe sembra chiara: un elettrone in moto rispetto a B sente
una *spinta* ortogonale al suo moto (come questo avvenga lasciamolo pure da parte)
Figura 3. La forza di Lorentz si esercita su una carica q che si muove con velocità v in un campo di
induzione B.
La forza che agisce sull’unità di carica è il potenziale elettrico:
E = F/q
e la forza elettromotrice agli estremi dell’elemento dr è allora:
u = E dr = (F/q) dr = v B dr = ω r B dr (3)
L’integrale di u esteso da 0 a R fornisce la forza elettromotrice totale:
utot = ω R2 B che sembra la formula in prima pagina: la tensione dipende da quanti giri fa, dalle dimensioni
del disco e dall’intensità del campo (cosa ragionevolissima)
Come si vede, sia che il magnete stia fermo sia che si muova, ciò che conta è semplicemente il fatto che
esso genera una induzione B e che la carica q abbia una velocità v perpendicolare a B.
Notiamo ancora: il penultimo termine della (3) può essere scritto:
u = v B dr = (ds/dt) B dr = dΦ/dt
essendo ds dr = dS la superficie elementare “spazzata” dall’elemento di conduttore nel suo movimento. Si
ritrova così l’usuale espressione della forza elettromotrice di induzione. Questa inaspettata riapparizione del
flusso di induzione magnetica e della sua velocità di variazione danno da pensare, ma il presente contesto
ce lo impedisce. Non capisco cosa impedisca e cosa sia il contesto
La matematica mi dice che forza di Lorentz e teoria del flusso sono la stessa cosa (vedi anche qua “Due test
in contraddizione”). Capisco che ds per dr = dS è un’area e qui c’è della roba che gira, ma quando un
elettrone vola fra i rebbi di un magnete a ferro di cavallo e viene deviato, mica ho delle aree e si parla di
forza di Lorentz ???
Ad ogni modo qui la variazione del flusso è una derivazione matematica dalla forza di Lorentz e
come tale non aggiunge nulla a quello che io ho contestato nelle pagine 1 e 2.
d) Vi è un’ultima domanda, ancora più interessante. Cosa succede se il contatto alla periferia del disco ruota
con esso? Intendo che i contatti non strisciano più Questa prova può essere effettuata per mezzo del
disco inferiore con il relativo contatto strisciante visibile nella figura 2. In questa si vede un filo che partendo
dalla periferia del disco superiore è collegato con il centro del disco inferiore. Il contatto strisciante sul disco
inferiore vede dunque la eventuale forza elettromotrice sviluppata dal contatto fisso alla periferia del disco
superiore, contatto che ruota nel campo magnetico del magnete di ferrite insieme a tutto il disco superiore.
La risposta? Pare la seguente frase ingiallita Nel sito riportato in [4] (non vedo siti) sono indicati, fra i
vari comportamenti, anche due casi dati per “undetermined”, nei quali il circuito esterno ruota insieme al
disco sia quando il magnete è fisso che quando ruota insieme al disco. L’esperimento effettuato con il nostro
dispositivo ha fornito la seguente risposta: non si ha generazione di forza elettromotrice. Non ho capito il
meccanismo, ma anch’io ho visto che se i contatti non strisciano non ho tensione.
Come accade in genere con i generatori elettrici basati sull’induzione, uno si può chiedere se questa
macchina sia reversibile, cioè se possa funzionare come motore. La risposta è affermativa. Nella figura
seguente si vede un motore unipolare.
Figura 4. Un motore unipolare. Il magnete ad anello è sotto al coperchio di barattolo di tè, e ruota con esso.
In questo apparecchio, un magnete ad anello ruota solidalmente con il disco conduttore. Il grosso filo di
rame curvo sulla destra assicura il contatto con la periferia del disco per mezzo di una goccia di mercurio
che viene trascinata nel solco [4]. L’altro contatto è sulla parte inferiore dell’asse. Una corrente di parecchi
ampere è necessaria per fare ruotare il disco, data la resistenza elettrica bassissima della catena di
conduttori tutti metallici e di grossa sezione.
Questo motore è totalmente differente da qualsiasi altro motore elettrico. In tutti i normali motori, le forze che
producono la coppia di rotazione sono generate dalla interazione fra i poli magnetici di una parte fissa, lo
statore, e quelli della parte rotante. Almeno in una di queste i poli magnetici sono generati dalla corrente
elettrica che alimenta il motore, opportunamente commutata o variata in modo da mantenere costante il
verso dell’interazione magnetica. Nel motore unipolare la parte elettrica e la parte magnetica sono
coincidenti.
Un ultimo fatto assai sorprendente. Un motore siffatto potrebbe consistere semplicemente di una calamita
metallica cilindrica che possa ruotare attorno al proprio asse, con un contatto elettrico sull’asse e l’altro sulla
periferia, ovvero di una sbarra cilindrica metallica magnetizzata che possa ruotare attorno al proprio asse,
con un contatto strisciante vicino a un polo e un altro contatto strisciante nella sua parte mediana, dove il
campo è nullo. Quando una corrente elettrica circolerà fra i contatti striscianti, la calamita si metterà a
ruotare. Mi sembra conforme a quanto ho visto personalmente testando l’anello magnetico (vedi
dopo).
La domanda che sorge spontanea è dunque: da cosa nasce la forza che fa ruotare il disco? Su quale parte
fissa si esercita la reazione di questa forza?
La stranezza di questi fenomeni e il fatto le cose appaiano differenti a seconda che ci si ponga nel sistema di
riferimento fisso del laboratorio o nel sistema ruotante del magnete furono alla base del lavoro di Einstein
Sulla elettrodinamica dei corpi in movimento del 1905, atto di fondazione della relatività speciale. In essenza,
“La fisica non può dipendere dal sistema di riferimento”.
Riappare il discorso “circolare” evidenziato con riferimento all’articolo do “Scienza per tutti”. Il
fenomeno invece risulta, come è logico sia, perfettamente simmetrico. Quindi è evidente che
nell’elettrodinamica di Maxwell c’è qualcosa che non va e che il “rimedio” escogitato da Einstein non
risolve la questione
Comunque mi pare che per quelli della SISSA l’omopolare è, e resta, un mistero.
Torniamo al disco di Faraday generatore. Esso ha avuto importanti applicazioni tecnologiche e scientifiche,
soprattutto per il fatto che può generare correnti intensissime, di molti milioni di ampere [5] (non si apre) .
Applicazioni meno estreme sono state realizzate per la generazione delle correnti necessarie per le celle
elettrolitiche.
I motori unipolari, per la loro caratteristica di funzionare in corrente continua e senza commutazione degli
avvolgimenti rotorici furono proposti come propulsori per i sommergibili, che in immersione dovevano
ricavare l’energia da batterie di accumulatori. Anche alcuni fenomeni astrofisici vengono spiegati in termini di
generatori unipolari.
La fantasia degli inventori e degli sperimentatori esoterici si è naturalmente scatenata intorno a questa
macchina. Innumerevoli sono i siti web nei quali si espongono strani fenomeni, come per esempio la
generazione di energia dal nulla, la trasmissione di energia a distanza senza fili, moti perpetui ecc.
Note
[1] Questi magneti di ferrite sono presenti in quasi tutti gli attuali altoparlanti e possono essere
ricavati da essi ammorbidendo gli adesivi con i quali sono montati per mezzo di una immersione di
un’oretta in acqua bollente.
[2] Tutti gli apparecchi riportati nelle fotografie sono stati costruiti dall’autore.
[3] Hendrik Lorentz introdusse la sua forza nel 1892.
[4] In questo piccolo apparecchio, il disco è il coperchio di un barattolo di the.
[5] Vedi per esempio in http://en.wikipedia.org/wiki/Homopolar_generator+
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
2-NO
3-SI
4-NO
..-SI
5-NO
6-SI
..-NO
7-SI
8-NO
..-SI
..-NO
M
M
m
m
md
md
mD
mD
Md
Md
MD
MD
S
F
S
F
S
F
S
F
S
F
S
F
è il mio test con i contatti striscianti sui bordi dell’anello
idem, ma col tester fissato al magnete o con l’ oscilloscopio e i contatti che trascinano M
idem, ma sono i contatti che girano attorno al dispositivo m tenuto fermo.
tutto fermo (sarebbe inutile citarlo, l’ho messo solo per completare la serie)
come 3
c’è solo il moto del Terra, di un treno ecc
si muove il disco (quindi i contatti strisciano)
come 2
si muove il magnete (irrilevante), ma anche i contatti girano attorno al disco fermo
idem 7, ma i contatti sono fissi
come 1
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.
Rimuginazione finale
A parte l’ovvia differenza di preparazione e intelligenza, comincio a intuire la differenza che c’è fra me e un
fisico:
Il fisico sa che non riuscirà mai a capire la verità ultima dei fenomeni, perciò considera di aver *capito* un
fenomeno quando lo ha descritto matematicamente e questa matematica gli consente di fare previsioni
attendibili, La descrizione matematica può derivare da un “modello fisico”, ma non necessariamente, può
anche derivare da altre teorie matematiche e persino essere stata solo indovinata, l’importante è che
funzioni.
Io invece di fronte ad un fenomeno ho sempre bisogno di crearmi un ”modello mentale”. Non essendo in
grado di descriverlo matematicamente (e quindi usare il criterio previsione-verifica) devo, dopo essermelo
immaginato, verificare se il modello “resiste a tutte le osservazioni” che si possono effettuare al riguardo.
Ecco perché trovo inaccettabile un campo elettrico che appare e scompare al mutare del punto di vista: non
è possibile concepire un modello *umano* della cosa. Questo mi succede ovviamente anche con lo
spaziotempo e con tutte le teorie con più di 3 dimensioni . Vero che non riesco a concepire un modello
anche sul funzionamento delle “2 fenditure” o sull’entanglement, ma non riesco ugualmente ad avere un’idea
di come sia fatta la “energia”, su come facciano le particelle a vibrare gratis in eterno eccetera eccetera,
perciò sono dispostissimo (cioè costretto) a “prendere atto” di come stanno le cose: quando la cosa è
(relativamente) certa e non ho un “modello” (una “similitudine”) di supporto, la cosa è il modello di se stessa.
Mi accontento.
Naturalmente capisco bene che sia modelli che rassegnazioni devono avere una “descrizione matematica”
se poi si vuole fare fisica e tecnologia. Però per farsi una idea del mondo (per filosofeggiare) ciò non è
indispensabile. Noi curiosi chiediamo i “modelli” alla scienza, però può capitare che essi ci risultino indigesti.
Ci sono persone che si spremono il cervello per evidenziare le stranezze cui conducono certe teorie, altri
che s’inventano teorie alternative (per lo più basate su fantasie) e altri che cercano *osservazioni* che
possano mettere in dubbio ciò che è loro sgradito.
Naturalmente il fisico s’incazza, però lui dovrebbe ricordare che non si è mai sicuri di niente e che anche lui
tende a vedere quel che vuol vedere, perciò lo stimolo di qualche rompiballe non sempre viene per nuocere.
Ma, visto che nessun fisico finora ha voluto commentare ‘sta robaglia, mi vedo costretto a trascrive qui cosa
ho dovuto dire ad un fisico patentato che di fronte a imprecisioni e mezze verità, ribatteva con gli stessi
strumenti:
… evidentemente tutta la divulgazione con la quale mi sono imbottito la zucca sarà emanazione di furboni
che cercano di vendere raccontando balle
questo perché parrebbe che moltissima gente che aveva ragione ha dovuto subire le pene dell'inferno: sono
tanti e talmente note (queste bugie) che non val la pena di elencarle, un po' come i miei errori.
tuttavia capisco benissimo la posizione del prof … perché sulla base di queste fandonie, legioni d'inventori
di moti perpetui (come il sottoscritto) s'arrogano il diritto di parlare di cose che non sanno.
quindi teniamoli bassi, eh!
però fatta la battutaccia riconosco che il problema esiste, mi rendo conto che un filtro è necessario
così come capisco che anche un bravo chirurgo ogni tanto un cliente lo deve accoppare
ma non si deve esagerare.
