Effetto Barnett

[Michele Falzone]

Non riesco a trovare materiale su questo argomento, in particolare mi interessa capire se invertendo il verso di rotazione si inverte anche il verso del campo magnetico?

MF

[Luciano Buggio]

Il giorno domenica 4 aprile 2021 alle 21:20:03 UTC+2 falzone...@libero.it ha scritto:

> Non riesco a trovare materiale su questo argomento, in particolare mi interessa capire se invertendo il verso di rotazione si inverte anche il verso del campo magnetico?

l giorno domenica 4 aprile 2021 alle 21:20:03 UTC+2 falzone...@libero.it ha scritto:

> Non riesco a trovare materiale su questo argomento, in particolare mi interessa capire se invertendo il verso di rotazione si inverte anche il verso del campo magnetico?

In effetti non si trovano quasi nulla.

Io un'idea ce l'avrei, sul fenomeno, ma mi interesserebbe, per conferma, sapere almeno se la magnetizzazione del corpo ferromagnetico in rotazione è solo iniziale - cioè quando inizia la rotazione - o permane nel corso di essa.
Mi spiego, copiando ed incollando da Wiki:
---


L'effetto Barnett consiste nella magnetizzazione di un corpo ferromagnetico che ruota uniformemente intorno a un asse. Fu scoperto nel 1909 da Samuel Jackson Barnett. Il suo opposto è l'effetto Einstein-de Haas in base al quale un corpo ferromagnetico sospeso, se magnetizzato, inizia a ruotare. Wikipedia
---


Alla fine, parlando del simmetrico esperimento di E. de H. di dice "inizia a ruotare", come se poi smettesse di farlo, ed ho trovato in rete un'immagine che conferma questa ipotesi:

https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Einstein-de_Haas#/media/File:EinsteinHaas.svg>


Che senso avrebbe quello specchietto (così mi pare che sia, e che altro sennò?) incollato al corpo sospeso, se ruotasse uniformemente e continuamente, come si dice avvenire nell'altro esperimento?

Evidentemente si tratta qui (e così dovrebbe essere anche per Barnett, se è vero che c'è quella simmetria) di un piccolo "impulso" iniziale (che sarà anche finale, con inversione dei poli per Barnett e della rotazione per E. de H.)

Luciano Buggio

[Pangloss]

[it.scienza.fisica 04 Apr 2021] Michele Falzone ha scritto:
> Non riesco a trovare materiale su questo argomento, in particolare mi interessa capire
> se invertendo il verso di rotazione si inverte anche il verso del campo magnetico?

Dopo quanto ho letto su fisf rinuncio ovviamente a rispondere all'O.P., ma ho a mia
volta qualche commento e qualche domanda da fare sul tema.

Poiche' l'effetto Barnett si spiega con la MQ (accoppiamento spin-orbita ecc.),
mi sono chiesto quali motivazioni avessero indotto S.J.Barnett ad occuparsi della
magnetizzazione per rotazione molti anni prima della scoperta dello spin.
A questa domanda ho trovato una risposta dovuta ad S.J.Barnett medesimo:
"The fundamental idea on which these experiments are based occurred to me in 1909
(Science,30,413,1909), while thinking on solar and terrestrial magnetism."
Dunque Barnett stava cercando una relazione tra i moti di rotazione dedli astri
ed i loro campi magnetici!

Ho poi cercato notizie sulla strumentazione usata da Barnett per scoprire un effetto
che (a differenza di Falzone) ritengo essere di difficoltosa osservazione.
Presumo cha la risposta si trovi negli articoli S.J.Barnett, Phys.Rew.,6,239,1915 e
S.J.Barnett, Phys.Rew.,10,7,1917.
Purtroppo non ho accesso a tali pubblicazioni, qualcuno puo' farlo e darne qui una
sommaria descrizione?

--
Elio Proietti
Valgioie (TO)

[pcf ansiagorod]

> Ho poi cercato notizie sulla strumentazione usata da Barnett
> per scoprire un effetto che (a differenza di Falzone) ritengo
> essere di difficoltosa osservazione. Presumo cha la risposta
> si trovi negli articoli S.J.Barnett, Phys.Rew.,6,239,1915 e
> S.J.Barnett, Phys.Rew.,10,7,1917. Purtroppo non ho accesso a
> tali pubblicazioni, qualcuno puo' farlo e darne qui una
> sommaria descrizione?

Avevo provato a fare una stima per una configurazione
sperimentale di dimensioni 'umane' ma ovviamente anch'io non ho
proseguito a ragionarci sopra. Una difficoltà mia è che l'EM è
complesso anche per le tante unità di misura e forse ho
dimenticato di moltiplicare per qualche volume (maledetta
suscettività: ci va di mezzo pure il valore volumetrico, mai
capito perché :D)

Ma se come mi pare i valori sono piccoli, nel 1915 esisteva il
triodo da circa 6 anni: forse c'era stato il tempo di disporre
di amplificatori. Quel periodo storico è straordinariamente
interessante perché è in un certo senso è offuscato dalla
altrettanto straordinaria accelerazione tecnologica della
seguente II guerra mondiale e almeno a me è poco noto se non
dalle solite cose che si leggono nei testi di storia della
scienza. Quindi saperne di più su questa misura e in generale
cosa si facesse a quell'epoca, potrebbe rivelarsi almeno un po'
sorprendente.

[Luciano Buggio]

Il giorno venerdì 9 aprile 2021 alle 17:55:03 UTC+2 Pangloss ha scritto:
> [it.scienza.fisica 04 Apr 2021] Michele Falzone ha scritto:
> > Non riesco a trovare materiale su questo argomento, in particolare mi interessa capire
> > se invertendo il verso di rotazione si inverte anche il verso del campo magnetico?
> Dopo quanto ho letto su fisf rinuncio ovviamente a rispondere all'O.P., ma ho a mia
> volta qualche commento e qualche domanda da fare sul tema.
>
> Poiche' l'effetto Barnett si spiega con la MQ (accoppiamento spin-orbita ecc.),

(cut)


L'effetto Barnett viene sempre messo in relazione all'effetto Einstein de Haas, questo perché, così almeno mi pare d'aver capito, nel primo la rotazione di un corpo ferromagnetico induce un campo magnetico, nel secondo un campo magnetico induce una rotazione di un corpo ferromagnetico.
Ma ci sono alcune cose che mi lasciano perplesso e non ho capito, e ti sarei grato se tu potessi essermi di aiuto.
Come risulta da questa immagine

https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Einstein-de_Haas#/media/File:EinsteinHaas.svg


nel secondo caso (E. de H.) il campo magnetico è quello indotto da un solenoide, e sulla piastrina ferromagnetica sospesa (così mi pare) è incollato uno specchietto.

Domande:
1) - L'effetto E. de.H. si ha anche con un magnete permanente, o solo col solenoide con inserito un cilindro ferromagnetico?


2) - Come fa pensare quello specchietto (altrimenti non servirebbe), e la possibilità qui data di attivare il campo magnetico da un certo istante in poi - cosa non possibile col magnete permanente - la rotazione della piastrina sospesa si ha per un piccolissimo angolo e per un brevissimo tempo (quello dell'impulso iniziale con la chiusura del circuito elettrico per attivare il campo magnetico)?

3) - Anche nell'effetto Barnett (così si indurrebbe dalla dichiarata simmetria, se è vera la 2) il campo magnetico indotto dalla rotazione del corpo non magnetizzato si ha solo all'inizio della rotazione (o persiste per tutta la sua durata)?

4) - Le linee di forza del campo magnetico indotto con Barnett sono, dato l'asse di rotazione, le stesse di un magnete permanente della stessa forma (e sostanzialmente del solenoide con corpo ferromagnetico all'interno)?

Grazie per l'attenzione.

Luciano Buggio

[Pangloss]

[it.scienza.fisica 10 Apr 2021] Luciano Buggio ha scritto:
> .....

> L'effetto Barnett viene sempre messo in relazione all'effetto Einstein de Haas, questo perché, così almeno mi pare d'aver capito,
> nel primo la rotazione di un corpo ferromagnetico induce un campo magnetico,
> nel secondo un campo magnetico induce una rotazione di un corpo ferromagnetico.
> Ma ci sono alcune cose che mi lasciano perplesso e non ho capito, e ti sarei grato se tu potessi essermi di aiuto.
> Come risulta da questa immagine https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Einstein-de_Haas#/media/File:EinsteinHaas.svg
> nel secondo caso (E. de H.) il campo magnetico è quello indotto da un solenoide,
> e sulla piastrina ferromagnetica sospesa (così mi pare) è incollato uno specchietto.

> Domande: ..... (cut)


L'apparecchiatura usata da Einstein-DeHaas e' una comune bilancia di torsione (ovvero un
dinamometro molto sensibile), lo specchietto funge solo da leva ottica.
Lasciamo perdere la teoria del fenomeno, lo spin non era ancora stato scoperto nel 1915.
Quando tramite il solenoide si applica un campo magnetico al cilindro ferromagnetico appeso,
si innesca un moto di rotazione (il cui verso dipende da quello del campo magnetico applicato,
ossia dal verso della corrente nel solenoide).
Naturalmente la torsione crescente del filo rallenta la rotazione fino ad arrestarla:
la leva ottica consente di misurare l'angolo di elongazione raggiunto con notevole precisione
(dato necessario per calcolare il momento angolare iniziale del moto).

Una simulazione dell'esperimento e' visibile qui (occorrono vari secondi per ottenere
la risposta calcolata):

https://demonstrations.wolfram.com/EinsteinDeHaasEffect/

Una semplice ed interessante dimostrazione qualitativa effettivamente eseguita in
laboratorio e' inoltre visibile qui:

https://www.youtube.com/watch?v=qFkW0PHhXcY&t=18s

Applicando al solenoide una corrente alternata di opportuna frequenza si manda in risonanza
il dispositivo, si amplifica cioe' progressivamente l'oscillazione meccanica del rotore
con una sequenza sincrona di spinte (come avviene per un'altalena).
La semplicissima apparecchiatura non consente misurazioni quantitative, ma conferma
vistosamente l'esistenza dell'effetto Einstein-DeHaas.

L'effetto Barnett e'invece molto piu'difficile da sperimentare.
Gli articoli originali che cercavo mi sono stati subito inviati da Franco, che ringrazio
nuovamente. A prima vista appare evidente che S.J.Barnett sia stato un fisico sperimentale
abile e rigoroso, molto attento alle molteplici insidie (errori sistematici) insiti nella
sua delicata ricerca di laboratorio.

[Luciano Buggio]

Il giorno domenica 11 aprile 2021 alle 21:55:03 UTC+2 Pangloss ha scritto:
> [it.scienza.fisica 10 Apr 2021] Luciano Buggio ha scritto:
> > .....
> > L'effetto Barnett viene sempre messo in relazione all'effetto Einstein de Haas, questo perché, così almeno mi pare d'aver capito,
> > nel primo la rotazione di un corpo ferromagnetico induce un campo magnetico,
> > nel secondo un campo magnetico induce una rotazione di un corpo ferromagnetico.
> > Ma ci sono alcune cose che mi lasciano perplesso e non ho capito, e ti sarei grato se tu potessi essermi di aiuto.
> > Come risulta da questa immagine https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Einstein-de_Haas#/media/File:EinsteinHaas.svg
> > nel secondo caso (E. de H.) il campo magnetico è quello indotto da un solenoide,
> > e sulla piastrina ferromagnetica sospesa (così mi pare) è incollato uno specchietto.
> > Domande: ..... (cut)
>
>
> L'apparecchiatura usata da Einstein-DeHaas e' una comune bilancia di torsione (ovvero un
> dinamometro molto sensibile), lo specchietto funge solo da leva ottica.

(cut)


Ti ringrazio, non avevo pensato alla torsione, avevo considerato il filo come se fosse ancorato ad un sistema con l'attrito ridotto al minimo (volvente o radente con ottima lubrificazione o galleggiamento su mercurio), che avrebbe consentito, stando le cose come tu dici, una rotazione continua ed uniforme finchè il solenoide è attivo, seppur più lenta.

Quindi non è l'avvio della corrente, che dà solo un impulso per la rotazione: la rotazione continuerebbe, essendo effetto del campo magnetico indotto dalla corrente nel solenoide.

Ma, mi chiedo (e ti chiedo), se è così non si dovrebbe verificare lo stesso fenomeno mettendo al posto del solenoide che magnetizza un cilindro ferromagnetico un magnete permanente?

Non credo che in queste condizioni avvenga la rotazione, sarebbe cosa nota (a meno che l'effetto sia così esigua da non essere stato mai notato, perchè mai cercato)..

La differenza starebbe solo nel fatto che col solenoide si avrebbe un "impulso" iniziale, assente nel caso del magnete permanente, ma ora non capisco con quale dinamica ciò provocherebbe il persistere della rotazione.

Luciano Buggio

[Franco]

On 04/12/21 7:39, Luciano Buggio wrote:

> Ti ringrazio, non avevo pensato alla torsione, avevo considerato il filo come se fosse ancorato ad un sistema con l'attrito ridotto al minimo (volvente o radente con ottima lubrificazione o galleggiamento su mercurio), che avrebbe consentito, stando le cose come tu dici, una rotazione continua ed uniforme finchè il solenoide è attivo, seppur più lenta.

Mi sembra che abbia interpretato male questo effetto.

> Quindi non è l'avvio della corrente, che dà solo un impulso per la rotazione: la rotazione continuerebbe, essendo effetto del campo magnetico indotto dalla corrente nel solenoide.

Non e` un motore. Quando applichi il campo magnetico si ha l'avvio della
rotazine (Newton). Mantenendo il campo magnetico si mantengono gli spin
allineati e la rotazione continua per inerzia (in realta` non proprio, a
causa di attriti e resistenze varie). Quando togli il campo magnetico
gli spin si disallineano e il tutto si ferma. Se invece si ferma mentre
c'e` ancora il campo magnetico, e poi togli il campo, si ha una
rotazione nel verso opposto.

> Non credo che in queste condizioni avvenga la rotazione, sarebbe cosa nota (a meno che l'effetto sia così esigua da non essere stato mai notato, perchè mai cercato)..

La probabilita` che ci sia un fenomeno che non e` mai stato osservato
perche' mai cercato in quanto non avevano avuto la tua brillante
intuizione... e` nulla :(

Per quanto riguarda l'effetto Barnett, basta guardare anche solo su
wikipedia (in inglese), si vede che la magnetizzazione e` proporzionale
alla velocita` di rotazione: finche' gira c'e` campo, che dipende dalla
velocita` e dal verso della rotazione.

--
Wovon man nicht sprechen kann...

--
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https://www.avg.com

[Luciano Buggio]

Il giorno lunedì 12 aprile 2021 alle 20:00:02 UTC+2 Franco ha scritto:
> On 04/12/21 7:39, Luciano Buggio wrote:
>


> > Ti ringrazio, non avevo pensato alla torsione, avevo considerato il filo come se fosse ancorato ad un sistema con l'attrito ridotto al minimo (volvente o radente con ottima lubrificazione o galleggiamento su mercurio), che avrebbe consentito, stando le cose come tu dici, una rotazione continua ed uniforme finchè il solenoide è attivo, seppur più lenta.
> Mi sembra che abbia interpretato male questo effetto.

> > Quindi non è l'avvio della corrente, che dà solo un impulso per la rotazione: la rotazione continuerebbe, essendo effetto del campo magnetico indotto dalla corrente nel solenoide.
> Non e` un motore. Quando applichi il campo magnetico si ha l'avvio della
> rotazine (Newton). Mantenendo il campo magnetico si mantengono gli spin
> allineati e la rotazione continua per inerzia (in realta` non proprio, a
> causa di attriti e resistenze varie). Quando togli il campo magnetico
> gli spin si disallineano e il tutto si ferma. Se invece si ferma mentre
> c'e` ancora il campo magnetico, e poi togli il campo, si ha una
> rotazione nel verso opposto.

..Che è quanto avevo previsto e scritto nel mio reply dell'8 scorso, di cui ricopio la conclusione.

--

...Evidentemente si tratta qui (e così dovrebbe essere anche per Barnett, se è vero che c'è quella simmetria) di un piccolo "impulso" iniziale (che sarà anche finale, con inversione dei poli per Barnett e della rotazione per E. de H.)
-

Luciano Buggio

[Franco]

On 04/14/21 3:31, Luciano Buggio wrote:

> ..Che è quanto avevo previsto e scritto nel mio reply dell'8 scorso, di cui ricopio la conclusione.
>
> --
>
> ...Evidentemente si tratta qui (e così dovrebbe essere anche per Barnett, se è vero che c'è quella simmetria) di un piccolo "impulso" iniziale (che sarà anche finale, con inversione dei poli per Barnett e della rotazione per E. de H.)

E` sempre difficile capire che cosa dici.

Quando si toglie il campo magnetico il cilindretto si ferma, non gira al
contrario a meno che non ci sia una molla, ad esempio il filo che
sospende il campione.

Anche per l'effetto Barnett, quando si ferma il campione rotante il
campo magnetico si azzera, non si inverte. Per invertire il campo
magnetico bisogna invertire il verso di rotazione.

[Michele Falzone]

Il giorno giovedì 15 aprile 2021 alle 07:30:02 UTC+2 Franco ha scritto:
> On 04/14/21 3:31, Luciano Buggio wrote:
>
> > ..Che è quanto avevo previsto e scritto nel mio reply dell'8 scorso, di cui ricopio la conclusione.
> >
> > --
> >

> > ...Evidentemente si tratta qui (e così dovrebbe essere anche per Barnett, se è vero che c'è quella simmetria) di un piccolo "impulso" iniziale (che sarà anche finale, con inversione dei poli per Barnett e della rotazione per E. de H.)
> E` sempre difficile capire che cosa dici.
>
> Quando si toglie il campo magnetico il cilindretto si ferma, non gira al
> contrario a meno che non ci sia una molla, ad esempio il filo che
> sospende il campione.
>
> Anche per l'effetto Barnett, quando si ferma il campione rotante il
> campo magnetico si azzera, non si inverte. Per invertire il campo
> magnetico bisogna invertire il verso di rotazione.
>

Scusa potresti riportare l'articolo di Barnett dove dice che invertendo il verso di rotazione si inverte il campo magnetico.

MF

[Pangloss]

[it.scienza.fisica 11 Apr 2021] Pangloss ha scritto:
> .....

> L'effetto Barnett e'invece molto piu'difficile da sperimentare.
> Gli articoli originali che cercavo mi sono stati subito inviati da Franco, che ringrazio
> nuovamente. A prima vista appare evidente che S.J.Barnett sia stato un fisico sperimentale
> abile e rigoroso, molto attento alle molteplici insidie (errori sistematici) insiti nella
> sua delicata ricerca di laboratorio.

Ho dato una prima occhiata all'abbondante materiale inviatomi da Franco.
L'articolo del 1915 (di ben 32 pagine) e' particolarmente interessante, poiche'
costituisce l'atto di nascita dello studio sperimentale degli effetti giromagnetici.
Barnett sperava di riuscire a spiegare l'origine del geomagnetismo, ma nelle conclusioni
del suo articolo e' costretto ad ammettere che i conti non tornano. Cio' non sorprende,
a tutt'oggi il geomagnetismo e' oggetto di molte teorie ma di poche certezze.

Ad ogni modo J.S.Barnett nel 1915 ci presenta un'interessante ricerca sperimentale
sui fenomeni giromagnetici, eseguita e discussa con esemplare professionalita'.
Di fatto Barnett misura quello che oggi chiameremmo il "gyromagnetic ratio g" di
vari materiali ferromagnetici. I risultati sono di faticosa interpretazione,
per le laboriose conversioni connesse alle obsolete unita' usate (gauss/r.p.s. ecc.),
ma corrispondono a valori g = 2.0-2.3
Ammesso che il giromagnetismo fosse da attribuire essenzialmente agli elettroni,
secondo la semplice teoria classica del momento magnetico orbitale ci si sarebbe
aspettati un valore g=1. Esponendo i suoi risultati Barnett si limita a prendere
atto di tale apparente "anomalia".
BTW all'epoca lo spin dell'elettrone non era ancora stato scoperto, la MQR e la QED
attendevano in un limbo futuro.

Il cosiddetto effetto inverso Einstein-deHaas viene scoperto poco dopo.
Curiosamente Einstein (sperimentatore dilettante!) riesce a trovare un valore del
rapporto giromagnetico prossimo a quello previsto dalla teoria classica, forse per
errore o forse tramite dolose forzature.
E nell'articolo del 1917 Barnett si sforza inopportunamente di seguirlo a ruota!

Certe cose non capitano solo su fisf!
Varrebbe proprio la pena di aprire un thread sul fenomeno psicologico noto come
"expectation bias" :-)

[Luciano Buggio]

Il giorno giovedì 15 aprile 2021 alle 07:30:02 UTC+2 Franco ha scritto:
> On 04/14/21 3:31, Luciano Buggio wrote:
>
> > ..Che è quanto avevo previsto e scritto nel mio reply dell'8 scorso, di cui ricopio la conclusione.
> >
> > --
> >

> > ...Evidentemente si tratta qui (e così dovrebbe essere anche per Barnett, se è vero che c'è quella simmetria) di un piccolo "impulso" iniziale (che sarà anche finale, con inversione dei poli per Barnett e della rotazione per E. de H.)
> E` sempre difficile capire che cosa dici.
>
> Quando si toglie il campo magnetico il cilindretto si ferma, non gira al
> contrario a meno che non ci sia una molla, ad esempio il filo che
> sospende il campione.

Chiaro, ma io non intendevo che la causa fosse la ri-torsione del filo (alla torsione all'epoca con pensavo, me l'hai segnalata tu dopo): il fatto è però che non riesco a ricostruire il mio percorso per arrivare a quella affermazione (l'inversione dei poli per E. de H. tolta la corrente)

>
> Anche per l'effetto Barnett, quando si ferma il campione rotante il
> campo magnetico si azzera, non si inverte. Per invertire il campo
> magnetico bisogna invertire il verso di rotazione.

Qui invece ricordo il percorso che ho fatto.
Dimmi dove sbaglio: comincio dal primo passo.

Per chiarezza immagina un disco ferromagnetico piatto (come quello di Faraday nell'omopolare).




Quando lo poni in rotazione avviene una deriva degli elettroni liberi, che vanno ad addensarsi alla periferia del disco, inducendo - per il tempo impiegato ad arrivarci (se la velocità è dell'ordine di quella nella corrente in un filo con differenza di potenziale ai capi, si tratta di qualche secondo, visto il raggio del disco) - un campo magnetico che nel riferimento della rotazione (in quello del laboratorio è una spirale) è in ogni punto ortogonale alla congiungente col centro del disco, su un piano parallelo alla faccia del disco stesso, ed il verso che dipende da quello della rotazione.

Va bene fin qui?

Luciano Buggio

[Franco]

On 04/15/21 23:38, Luciano Buggio wrote:


> Qui invece ricordo il percorso che ho fatto.
> Dimmi dove sbaglio: comincio dal primo passo.

> Quando lo poni in rotazione avviene una deriva degli elettroni liberi, che vanno ad addensarsi alla periferia del disco,

...
> Va bene fin qui?

Direi che non vada bene.

Sembra che stia pensando alla forza centrifuga, che non e` quella che
agisce nell'effetto Barnett. E` vero che gli elettroni risentono della
forza centrifuga, ma anche del campo elettrico dei protoni che non vanno
a spasso.

Un problema del genere e` gia` venuto in mente ad altri? Si`, a partire
da Maxwell, che cercava gli effetti inerziali dei portatori (ai quali
non credeva) a tanti altri.

Nichols 1906 ha studiato e sperimentato l'effetto centrifugo sugli
elettroni, senza riuscire a fare misure risolutive. Cercava una
differenza di potenziale fra centro e borde del disco, ovviamente senza
nessun campo magnetico, ma la tensione che avrebbe dovuto misurare con
un contatto strisciante dovuta agli elettrono che si spostano verso la
periferia era decisamente minuscola.

Ad esempio per un disco di 10cm di diametro che ruota a 3000 giri al
minuto, la tensione dovuta alla forza centrifuga risulta minore di 1 nV
:( (se non ho sbagliato i conti)

C'e` un altro effetto che genera un campo magnetico quando si accelera
angolarmente un conduttore, dovuto al fatto che gli elettroni rispondono
in ritardo alle accelerazioni e quindi si forma una differenza di
corrente fra le cariche positive e quelle negative. Questa differenza di
corrente da` un campo magnetico misurabile, ma non ricordo chi l'ha
misurato.


Altro punto che non va e` che gli elettroni non si muovono a qualche
millimetro al secondo, lo farebbero se ci fosse una campo elettrico come
in un conduttore, qui la situazione e` diversa.

[Giorgio Bibbiani]

Il 17/04/2021 07:55, Franco ha scritto:
...

> Ad esempio per un disco di 10cm di diametro che ruota a 3000 giri al minuto, la tensione dovuta alla forza centrifuga risulta minore di 1 nV :(
> (se non ho sbagliato i conti)

...

Confermo.
Se i portatori di carica sono elettroni, all'equilibrio si crea
una d.d.p. DV tra centro e bordo (che è a potenziale minore del centro)
del disco tale che la variazione dell'energia potenziale elettrostatica
di un elettrone è opposta a quella della sua energia centrifuga,
siano con ovvia notazione

r = 0.050 m
w = 100 Pi rad/s
m = 9.11*10^-31 kg
e = 1.6*10^-19 C,

da cui

e DV = 1/2 m w^2 r^2 =>

DV = m w^2 r^2 / (2e) = 0.70 nV.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
(mail non letta)

[Luciano Buggio]

Il giorno sabato 17 aprile 2021 alle 08:00:03 UTC+2 Franco ha scritto:
> On 04/15/21 23:38, Luciano Buggio wrote:
>
>
> > Qui invece ricordo il percorso che ho fatto.
> > Dimmi dove sbaglio: comincio dal primo passo.
> > Quando lo poni in rotazione avviene una deriva degli elettroni liberi, che vanno ad addensarsi alla periferia del disco,
> ...
> > Va bene fin qui?
>
> Direi che non vada bene.
>
> Sembra che stia pensando alla forza centrifuga,

Esatto

> che non e` quella che
> agisce nell'effetto Barnett.

Esatto, nell'effetto Barnett agisce un'altra forza (sarebbe stato il mio secondo passo, che anticipo qui).


Quando gli elettroni liberi hanno finito di addensarsi alla periferia del disco si annulla la componente magnetica tangenziale che ho detto, e siamo praticamente in presenza di un solenoide, perchè con la rotazione del disco gli elettroni liberi continuerano a girarre, dando luogo, ora si, ad un campo magnetico come quello del solenoide (e sostazialmente, di un magnete permanente fermo).

> E` vero che gli elettroni risentono della

> forza centrifuga, ...

Ma il loro moto di deriva produce o non il campo magnetico che dicevo, per quella breve durata??
Oltretutto dovrebbe essere molto esiguo, più di quello di Barnett, ed a maggior ragioen difficile da rilevare.
Nessuno l'ha mai cercato?

> ..ma anche del campo elettrico dei protoni che non vanno
> a spasso.


Esatto, però i protoni, insieme agli elettroni orbitali non liberi, sono vincolati, coesi, e, appunto, non vanno a spasso, e quindi non possono addensarsi nè periifericamente nè altrove, come fanno gli elettroni liberi.

Nella fascia periferica (dove il corpo è carico negativamente) ci sono più elettroni che protoni, anche si in relativamente minima quantità, ed è per questo che l'effetto Barnett è difficilmente rilevabile (o rivelabile, ma come minchia si dice ?: - )

>
> Un problema del genere e` gia` venuto in mente ad altri? Si`, a partire
> da Maxwell, che cercava gli effetti inerziali dei portatori (ai quali
> non credeva) a tanti altri.
>
> Nichols 1906 ha studiato e sperimentato l'effetto centrifugo sugli
> elettroni, senza riuscire a fare misure risolutive. Cercava una
> differenza di potenziale fra centro e borde del disco, ovviamente senza
> nessun campo magnetico, ma la tensione che avrebbe dovuto misurare con
> un contatto strisciante dovuta agli elettrono che si spostano verso la
> periferia era decisamente minuscola.

Vedi sopra.

>
> Ad esempio per un disco di 10cm di diametro che ruota a 3000 giri al
> minuto, la tensione dovuta alla forza centrifuga risulta minore di 1 nV
> :( (se non ho sbagliato i conti)
>
> C'e` un altro effetto che genera un campo magnetico quando si accelera
> angolarmente un conduttore, dovuto al fatto che gli elettroni rispondono
> in ritardo alle accelerazioni e quindi si forma una differenza di
> corrente fra le cariche positive e quelle negative. Questa differenza di
> corrente da` un campo magnetico misurabile, ma non ricordo chi l'ha
> misurato.

Ok

>
>
> Altro punto che non va e` che gli elettroni non si muovono a qualche
> millimetro al secondo, lo farebbero se ci fosse una campo elettrico come
> in un conduttore, qui la situazione e` diversa.

Vanno più veloci o più lenti?

Ciao e grazie.

Luciano Buggio

[Pangloss]

[it.scienza.fisica 16 Apr 2021] Pangloss ha scritto:
> .....

> Certe cose non capitano solo su fisf!
> Varrebbe proprio la pena di aprire un thread sul fenomeno psicologico noto come
> "expectation bias" :-)

La psicologia ci insegna che il cosiddetto "Expectation (or confirmation) bias" e'
un comunissimo errore cognitivo, dal quale gli scienziati non sono affatto immuni.

Un riferimento esplicito ai lavori di Barnett, Einstein e deHaas si trova a pag.3
dell'articolo "A selected history of expectation bias in physics" :

https://arxiv.org/abs/physics/0508199

[Franco]

On 04/17/21 3:24, Luciano Buggio wrote:

> Quando gli elettroni liberi hanno finito di addensarsi alla periferia del disco si annulla la componente magnetica tangenziale che ho detto, e siamo praticamente in presenza di un solenoide, perchè con la rotazione del disco gli elettroni liberi continuerano a girarre, dando luogo, ora si, ad un campo magnetico come quello del solenoide (e sostazialmente, di un magnete permanente fermo).

URCA! E` vero, non ci avevo pensato!
.
.
.
.
Ti sarebbe piaciuta questa risposta, vero? Possibile che non ti venga il
dubbio che se una cosa non la trovi scritta non vuol dire che nessuno
non l'ha mai pensata, vuol dire semplicemente che non e` vero :(

> Ma il loro moto di deriva produce o non il campo magnetico che dicevo, per quella breve durata??
> Oltretutto dovrebbe essere molto esiguo, più di quello di Barnett, ed a maggior ragioen difficile da rilevare.
> Nessuno l'ha mai cercato?

Hanno cercato e trovato il campo magnetico generato dall'accelerazione
angolare di un disco. La misura e` stata molto difficile da fare.

Per vedere l'effetto che stai immaginando dovresti fare i conti e
vedere cosa salta fuori.

> Nella fascia periferica (dove il corpo è carico negativamente) ci sono più elettroni che protoni, anche si in relativamente minima quantità, ed è per questo che l'effetto Barnett è difficilmente rilevabile (o rivelabile, ma come minchia si dice ?: - )

Idea innovativa, credo che nessuno ci abbia mai pensato prima!
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Anche qui, al posto di sparare fesserie, provare a domandare? La cosa
migliore sarebbe fare i conti per vedere che ordini di grandezza si
ottengono, ma a quanto pare i conti non sono il tuo forte.

Se si considera il solito disco di prima con la sola carica superficiale
data dalla rotazione (forza centrifuga nel sdr del disco), il campo
magnetico al centro del solito disco viene dell'ordine delle decine di
picotesla (un milione di volte piu` piccolo del campo magnetico terrestre).

Ma c'e` un pero`. Se gli elettroni si distribuiscono verso il bordo, al
centro c'e` una zona positiva, che ruota e anche quella genera un campo
magnetico di segno opposto: indovina un po', i due campi, gia`
enormemente deboli, si annullano!

Domandare al posto di fare della fantafisica proprio no, vero?

Ammetto che wikipedia sull'effetto Barnett e` reticente, non dice da
nessuna parte apertis verbis che e` un effetto quantistico e che c'entra
il rapporto giromagnetico dell'elettrone. Pero` se vai su wikipedia in
tedesco dice una cosa interessante sull'intensita` del campo che si
ottiene: prova a confrontarlo con il campo magnetico terrestre!

Quando Pangolss dice che era Barnett ha fatto i suoi esperimenti con una
esemplare professionalita`, forse e` il caso di credergli. Barnett aveva
fatto questi esperimenti verso le due di notte, perche' c'erano meno
auto che passavano e il vento solare dava meno problemi.

Infatti uno degli effetti di disturbo maggiore era la *variazione* del
campo magnetico terrestre dovuto al vento solare. Fortunatamente per lui
aveva fatto le misure in periodo di sole calmo.