Fisica-magnetismo

Ciao Simon! Posso consigliarti questo contenuto in cui riassumiamo la differenza tra materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici: https://library.weschool.com/lezione/campo-magnetico-solenoide-formula-vettore-modulo-linee-elettromagnetismo-integrali-8242.html. In generale, tutte le sostanze vengono influenzate dalla presenza di un campo magnetico, per quanto debole sia questa influenza: anche i materiali diamagnetici possono essere spostati con campi magnetici molto intensi. L'intensità del campo magnetico $\vec{B}$ generato da un solenoide di $N$ spire, lungo $L$ e percorso da corrente di intensità $I$ è data dalla formula $$ B = \mu \frac{NI}{L} $$La lettera $\mu$ è la costante diamagnetica del materiale all'interno del solenoide: nel nostro caso, una rana. Per sollevare l'animale, è sufficiente vincere il suo peso fornendo un campo magnetico sufficientemente intenso: infatti, esso verrà smorzato di molto. Basti pensare che la costante diamagnetica del vuoto, $\mu_0$, è dell'ordine di $10^{-6}$, e che i materiali diamagnetici ne posseggono una nettamente minore: la rana riceve meno un milionesimo dell'energia magnetica fornita dal campo. Si potrebbe pensare di aumentare l'intensità della corrente: come si evince dalla formula, all'aumentare di $I$ aumenta anche $B$. Però si presenta un ostacolo: la difficoltà principale è che i materiali si saturano di energia magnetica, cioè dopo un po', anche aumentando $I$, $B$ non cresce più. Spieghiamo questo fenomeno in questo contenuto https://library.weschool.com/lezione/elettromagnetismo-campo-magnetico-solenoide-corrente-elettrica-ciclo-isteresi-ferro-8249.html. I solenoidi in grado di sollevare i materiali diamagnetici sono costruiti di materiali la cui costante diamagnetica è milioni di volte maggiore di quella del vuoto: sono capaci di generare energie altissime! Se al posto di una rana inserissimo limatura di ferro in un solenoide di bitter acceso... beh, io mi sposterei. Molto.

Grazie Giovanni, mi hai dato una risposta molto esaustiva. Ho letto le lezioni che mi hai segnalato. Queste energie altissime che generano i solenoidi per sollevare i materiali, di quanta energia elettrica avrebbero bisogno? Cioè è fattibile ricostruire l'esperimento o sono dinamiche troppo complesse da laboratorio :) ??? Grazie :) - simon r 09 Marzo 2016

Temo sia necessario un laboratorio ben attrezzato. Non tanto per la corrente necessaria, dato che i materiali usati sono superconduttori e un basso voltaggio comporta comunque alte correnti (fornendo una potenza di $1$ Watt si otterrebbe in un solenoide in rame correttamente dimensionato anche correnti da $10^{4} \text{ A}$). I problemi sorgono con gli "effetti collaterali" di campi magnetici e elettrici intensi: principalmente surriscaldamento per effetto Joule e autoinduzione nelle spire del solenoide, senza dimenticare che se nelle vicinanze ci sono materiali ferromagnetici potemmo avere problemi di carattere più tangibile. Non bisogna pensare che siano strumenti inaccessibili o pericolosi però: quando facciamo una TAC, ad esempio, entriamo in un grosso solenoide capace di produrre campi magnetici nell'ordine dei $3 - 8 \text{ T}$. - Giovanni Barazzetta 11 Marzo 2016

ok capito, grazie mille - simon r 15 Marzo 2016