Domanda di elettromagnetismo
Ciao,
studiando elettromagnetismo mi è sorta una domanda che ritengo stupida ma che qualitativamente non riesco ad approcciare correttamente.
Prendiamo il solito toro con filo avvolto che genera un campo magnetico in questa bobina, l'idea è che inserendo il materiale (dia para ferro magnetico che sia) avrò un bilancio energetico, e togliendo il materiale dovrei ritrovarmi l'energia iniziale. Insomma ci deve essere una certa conservazione dell'energia: se compio lavoro o "ottengo" lavoro inserendo il corpo devo avere il bilancio opposto sfilandolo.
Ora, parliamo di materiali ferromagnetici, essi hanno un vettore magnetizzazione che rimane dopo l'averli tolti dal toroide. Però mi dico: se inserendoli sono smagnetizzati, si magnetizzano e quindi compio un lavoro che si perderà in qualcosa (calore suppongo?) quando lo tolgo non posso riavere il lavoro opposto di quando l'ho inserito, sbaglio?
Oppure in questa magentizzazione non c'è perdita di energia in calore o in qualche forma che non possa essere restituita?
In realtà questo dubbio mi è venuto in concomitanza con lo studio di em poiché mi sono fatto male a un piede e dovendo fare una risonanza mi è venuto il dubbio. Infatti, in risonanza essendo la bobina a supeconduttore allora da quanto so viene caricata una tantum e in assenza di resistenze (idealmente) la corrente al suo interno circola per sempre[nota]poi ovviamente non sarà così nel mondo reale, ma rimaniamo nell'idealità[/nota], quando il tecnico inserisce dei corpi se li inserisce fa svolgere un lavoro a quella corrente interna (rallentandola o aumentandola in intensità), poi togliendoli la riottiene, altrimenti prima o poi il macchinario si spegnerebbe.
Ma se mettiamo un corpo ferromagnetico? Man mano ripetendo la prcedura con diversi corpi quella corrente si smorzerà per via dell'allineamento dei domini di weiss o no? (ripeto il tutto è capire se la polarizzazione dei domini richieda un lavoro perso in calore)
Ringrazio per l'aiuto alla comprensione
studiando elettromagnetismo mi è sorta una domanda che ritengo stupida ma che qualitativamente non riesco ad approcciare correttamente.
Prendiamo il solito toro con filo avvolto che genera un campo magnetico in questa bobina, l'idea è che inserendo il materiale (dia para ferro magnetico che sia) avrò un bilancio energetico, e togliendo il materiale dovrei ritrovarmi l'energia iniziale. Insomma ci deve essere una certa conservazione dell'energia: se compio lavoro o "ottengo" lavoro inserendo il corpo devo avere il bilancio opposto sfilandolo.
Ora, parliamo di materiali ferromagnetici, essi hanno un vettore magnetizzazione che rimane dopo l'averli tolti dal toroide. Però mi dico: se inserendoli sono smagnetizzati, si magnetizzano e quindi compio un lavoro che si perderà in qualcosa (calore suppongo?) quando lo tolgo non posso riavere il lavoro opposto di quando l'ho inserito, sbaglio?
Oppure in questa magentizzazione non c'è perdita di energia in calore o in qualche forma che non possa essere restituita?
In realtà questo dubbio mi è venuto in concomitanza con lo studio di em poiché mi sono fatto male a un piede e dovendo fare una risonanza mi è venuto il dubbio. Infatti, in risonanza essendo la bobina a supeconduttore allora da quanto so viene caricata una tantum e in assenza di resistenze (idealmente) la corrente al suo interno circola per sempre[nota]poi ovviamente non sarà così nel mondo reale, ma rimaniamo nell'idealità[/nota], quando il tecnico inserisce dei corpi se li inserisce fa svolgere un lavoro a quella corrente interna (rallentandola o aumentandola in intensità), poi togliendoli la riottiene, altrimenti prima o poi il macchinario si spegnerebbe.
Ma se mettiamo un corpo ferromagnetico? Man mano ripetendo la prcedura con diversi corpi quella corrente si smorzerà per via dell'allineamento dei domini di weiss o no? (ripeto il tutto è capire se la polarizzazione dei domini richieda un lavoro perso in calore)
Ringrazio per l'aiuto alla comprensione
Risposte
"canappia":
... ci deve essere una certa conservazione dell'energia: ...
Certo che ci sarà conservazione dell’energia, ma devi per prima cosa definire il sistema e poi considerare tutti gli scambi energetici fra lo stesso e l’ambiente esterno, attraverso la superficie chiusa di confine.
Ciao, grazie per la risposta. mi accorgo di essermi spiegato male perché ovviamente nel complesso del sistema essa si conserverà: è un alegge di natura.
Quello che mi premeva capire, piuttosto è questo:
- quando inserisco un materiale diamagnetico e lo tolgo immagino che avrò di nuovo bobina (es facciamo della risonanza) e il corpo diamagnetico nella stessa situazione iniziale: stessa corrente nella bobina e stessa magnetizzazione inesistente per il materiale.
Questo perché immagino che nel momento in cui inserisco il materiale paramagnetico tutte le piccole spire (atomi) manbiano il proprio momento magnetico per via del campo esterno B nella bobina, nel momento in cui tolgo il materiale dalla bobina ho il processo opposto e tutto torna come nello stato iniziale.
- quando inserisco (invece) un materiale ferromagnetico e lo tolgo, beh qui ho una differenza nel prima e dopo: mi pare che essendosi magnetizzato una parte di "energia" sarà passata dalla bobina alla magnetizzazione dei domini di weiss quindi ho un campo magnetico dato dal corpo magnetizzato e quindi una energia magnetica nello spazio. Questa energia sarà stata "rubata" alla bobina che quindi avrà al suo interno un moto di cariche minore.
E' corretta come analisi secondo te?
Quello che mi premeva capire, piuttosto è questo:
- quando inserisco un materiale diamagnetico e lo tolgo immagino che avrò di nuovo bobina (es facciamo della risonanza) e il corpo diamagnetico nella stessa situazione iniziale: stessa corrente nella bobina e stessa magnetizzazione inesistente per il materiale.
Questo perché immagino che nel momento in cui inserisco il materiale paramagnetico tutte le piccole spire (atomi) manbiano il proprio momento magnetico per via del campo esterno B nella bobina, nel momento in cui tolgo il materiale dalla bobina ho il processo opposto e tutto torna come nello stato iniziale.
- quando inserisco (invece) un materiale ferromagnetico e lo tolgo, beh qui ho una differenza nel prima e dopo: mi pare che essendosi magnetizzato una parte di "energia" sarà passata dalla bobina alla magnetizzazione dei domini di weiss quindi ho un campo magnetico dato dal corpo magnetizzato e quindi una energia magnetica nello spazio. Questa energia sarà stata "rubata" alla bobina che quindi avrà al suo interno un moto di cariche minore.
E' corretta come analisi secondo te?
"canappia":
... qui ho una differenza nel prima e dopo: mi pare che essendosi magnetizzato una parte di "energia" sarà passata dalla bobina alla magnetizzazione dei domini di weiss ...
Il tuo discorso è ancora troppo astratto, in quanto non indichi chi fa circolare la corrente nel solenoide, e non parli nemmeno del lavoro scambiato verso il mondo esterno; se il corpo ferromagnetico viene magnetizzato è chiaro che dovremo anche considerare l'energia associata a questa magnetizzazione, ma il bilancio energetico non è semplice da valutare.
Studiando l'isteresi, avrai di certo visto che andando a magnetizzare un materiale ferromagnetico incrementando progressivamente il campo magnetico H nel quale è immerso, sarà necessaria una certa energia, rappresentata dall'area fra la curva e l'asse M, che poi però viene solo parzialmente restituita, nel processo inverso.
Diciamo che comprendo sia davvero complesso quindi cercavo di avere una idea qualitativa inizialmente, più che altro perché volevo comprendere la differenza tra caso diamagnetico e ferromagnetico. Impostarlo formalmente non ho davvero idea di come fare.
Per i due materiali:
- Non c'è dubbio infatti che magnetizzandosi il ferromagnetico esso avrà una energia "accumulata" proprio per via della sua magnetizzazione.
Il lavoro lo farà sicuramente (nella bobina) il generatore, quindi in un certo senso proviene dall'energia generata dal generatore.
La mia idea era considerare un magnete della risonanza che di fatto non ha resistenze quindi in teoria immaginavo il semplice sistema: bobina con corrente circolante, metto e tolgo il corpo, non mi trovo nella medesima situazione iniziale poiché: ho un corpo magnetizzato che ha energia, quindi deducevo la bobina avesse meno intensità di corrente. Nel caso di conduttori standard come dicevo sicurmanete è il generatore che immette energia.
- Per quanto riguarda invece quello diamangetico, ed era qui comodo pensare la bobina superconduttiva, perché dicevo immetto il diamagnetico, una certa quota di energia della bobina si sposta sul materiale inserito per modificare i momenti magnetici atomici, risultato: minore intensità di corrente della bobina e magnetizzazione del corpo.
Quando lo estraggo immagino che, tornando il diamagnetico allo stato iniziale (ossia non magnetizzato) quel che faccio è rispostare energia dal materiale alla bobina, il che mi reincrementerà l'intensità elettrica circolante nel superconduttore.
Ma è così? Diciamo che vorrei capire questo fatto di base, ossia se nel ferromagnetico "rubo energia" al sistema bobina (+ generatore) se vogliamo nel processo di inserimento ed estrazione.
Nel diamagnetico rubo energia mettendo il materiale diamangetico (dal sistema bobina + generatore) ma quando lo estraggo gliela restituisco proprio per via di quella perdita di magnetizzazione che permane solo per il periodo in cui stà nella bobina.
E' così sbagliato ciò che dico? E, se lo fosse, come sarebbe conviniente rispondere a un quesito del genere?
Sonno davvero incuriosito
Per i due materiali:
- Non c'è dubbio infatti che magnetizzandosi il ferromagnetico esso avrà una energia "accumulata" proprio per via della sua magnetizzazione.
Il lavoro lo farà sicuramente (nella bobina) il generatore, quindi in un certo senso proviene dall'energia generata dal generatore.
La mia idea era considerare un magnete della risonanza che di fatto non ha resistenze quindi in teoria immaginavo il semplice sistema: bobina con corrente circolante, metto e tolgo il corpo, non mi trovo nella medesima situazione iniziale poiché: ho un corpo magnetizzato che ha energia, quindi deducevo la bobina avesse meno intensità di corrente. Nel caso di conduttori standard come dicevo sicurmanete è il generatore che immette energia.
- Per quanto riguarda invece quello diamangetico, ed era qui comodo pensare la bobina superconduttiva, perché dicevo immetto il diamagnetico, una certa quota di energia della bobina si sposta sul materiale inserito per modificare i momenti magnetici atomici, risultato: minore intensità di corrente della bobina e magnetizzazione del corpo.
Quando lo estraggo immagino che, tornando il diamagnetico allo stato iniziale (ossia non magnetizzato) quel che faccio è rispostare energia dal materiale alla bobina, il che mi reincrementerà l'intensità elettrica circolante nel superconduttore.
Ma è così? Diciamo che vorrei capire questo fatto di base, ossia se nel ferromagnetico "rubo energia" al sistema bobina (+ generatore) se vogliamo nel processo di inserimento ed estrazione.
Nel diamagnetico rubo energia mettendo il materiale diamangetico (dal sistema bobina + generatore) ma quando lo estraggo gliela restituisco proprio per via di quella perdita di magnetizzazione che permane solo per il periodo in cui stà nella bobina.
E' così sbagliato ciò che dico? E, se lo fosse, come sarebbe conviniente rispondere a un quesito del genere?
Sonno davvero incuriosito
Ho visto che purtroppo non ho ricevuto più risposta ma ci tenego davvero a figurarmi una risposta corretta, non sto trollando.
Vorrei solo riassumere perché non vorrei per la prolissità dello scritto precedente (rimasto senza risposta
) possa aver fatto perdere il filo del discorso:
1) caso di materiale magnetico immesso in una bobina, parte del lavoro compiuto dal generatore finisce nella magnetizzazione del materiale e quindi il materiale una volta estratto avrà una energia di campo magnetico dovuto alla magnetizzazione permanente e "presa" dal lavoro svolto dal generatore per oreintare i domini di weiss.
2) caso diamagnetico, mi pare di intendere che l'energia per far variare la corrente nelle spire atomiche (cioè lavoro immesso dal generatore per la magnetizzazione istantanea) quando vado a estrarre il diamganetico, non avendo esso magnetizzazione permanente, allora è lo stesso "quantitativo" di lavoro, insomma: dopo l'estrazione restituisco l'energia accumulata nel diamanetico alla bobina + generatore.
E' corretto?
Vorrei solo riassumere perché non vorrei per la prolissità dello scritto precedente (rimasto senza risposta
) possa aver fatto perdere il filo del discorso:1) caso di materiale magnetico immesso in una bobina, parte del lavoro compiuto dal generatore finisce nella magnetizzazione del materiale e quindi il materiale una volta estratto avrà una energia di campo magnetico dovuto alla magnetizzazione permanente e "presa" dal lavoro svolto dal generatore per oreintare i domini di weiss.
2) caso diamagnetico, mi pare di intendere che l'energia per far variare la corrente nelle spire atomiche (cioè lavoro immesso dal generatore per la magnetizzazione istantanea) quando vado a estrarre il diamganetico, non avendo esso magnetizzazione permanente, allora è lo stesso "quantitativo" di lavoro, insomma: dopo l'estrazione restituisco l'energia accumulata nel diamanetico alla bobina + generatore.
E' corretto?
Non hai ricevuto (da me) risposta in quanto non ritengo che il problema del bilancio energetico possa essere banalizzato in quel modo.
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