Motoare magnetice

Un material feromagnetic se magnetizeaza aplicand un camp magnetic puternic.
Magnetizarea se face cu consum de energie.

O abordare mai matematizata a fenomenului, ne pune in situatia de a distinge intre doua campuri magnetice, H(intensitatea campului magnetic) si B(inductia campului magnetic).
Ele sunt unul si acelasi lucru in materialele obisnuite. Difera printr-un coeficient, permeabilitate magnetica se numeste.
Insa in anumite materiale, exista o dependenta neliniara intre acestea.
Astfel:
1. Desi, matematic dependenta e tot liniara, permeabilitata e complexa, in sensul ca inductia magnetica e defazata fata de intensitatea campului magnetic. E vizibila la frecvente mari. Din pdv energetic semnificatia purtata e ca exista pierderi in materialul magnetic data de reorientarea dipolilor magnetici, orientare care se face cu oarece intarziere. Fenomenul exista in orice material, inclusiv in aer, dar teoretic la frecvente foarte inalte, unde nu prea se mai aplica magnetostatica, fenomenul fiind mascat de alte fenomene. Vidul e scutit de chestia asta.
2. Permeabilitatea depinde de campul magnetic aplicat materialului. La campuri magnetic intense, permeabilitatea se duce spre cea a vidului. Nu prea se observa in materialele diamagnetice, paramegnetice, trebuie un camp magnetic foarte intens, impractic de obtinut. Dar teoreti cel putin, semnificatia e ca toti dipolii din material s-au orientat deja si crescand intensitatea campuli magnetic in cuntinuare, efectul asupra campului magnetic indus nu va mai fi crescut(sau scazut) in continuare. Este un fenomen de saturatie, este vizibil doar in materialele feromagnetice, dar si celelalte materiale prezinta fenomenul, dar la intensitati mult mai mari, impractic de mari.
3. In materialele feromagnetice, raportul dintre B si H, nu mai este o marime de stare ci o marime de proces, e dependenta de modul in care s-a ajuns la aceasta stare. Mai exact, caracteristica B(H) prezinta histerezis. E o familie intreaga de curbe B(H), in general se reprezinta curba care duce la saturatie. Saturatia e caracteristica acestor materiale deoarece ele au permeabilitate magnetica mare, se ajunge rapid la inductii magnetice mari.
Intre-un proces ciclic cu magneti, aria ciclului de histerezis are semnificatia pierderilor energetice in procesul de reorientare a domeniilor magnetice.
Prcesul de magnetizare inseamna ducerea materialului inspre zona de saturatie, curba de readucere urmand un drum diferit.
Ca efect, la H=0(camp magnetic "exterior", vei avea B diferit de 0. Se zice ca B=miu(H+M), unde M e magnetizarea, egala cu intensitatea campului magnetic preexistent in material, adica existent cand H=0. M este tot o marime de proces, existand acel Ms, magnetizarea la saturatie, care se atinge in momentul in care toti dipolii magnetici sunt orientati.
In principiu, magnetizarea e o marime de proces, dar in mod practic, histerezisul e cvaziinexistent pentru plaje mici de variatie a lui H, ceea ce face ca M sa fie interpretat ca o constanta, ca o marime de stare in cadrul comportamentului magnetului la campuri magnetice exterioare mici. In felul asta in starea de magnetizare poate fi memorat procesul anterior de magnetizare. Scrierea in memorie se realizeaza prin aducerea materialului la saturatie in sensul dorit.

Despre energie.
In materialele feromagnetice poate fi stocata o energie de magnetizare. Ea e data de neparalelismul dintre H si B si este practic dependenta doar de M. H este intotdeauna camp irotational, conservativ, nu poate stoca energie de unul singur asa. Energia e stocata de cuplajul dintre cele 2 campuri, ca expresie a existentei acelor domenii de magnetizare, specifice feromagnetismului, specifice fenomenului de histerezis.
Energia nu poate depasi cantitatea de energie pierduta prin caldura intr-un ciclu de histerezis complet. Acea energie e mica, mica de tot, nici vorba sa poti actiona motoare cu ea. Motoarele se actioneaza de campuri magnetice rotationale, produse de curenti electrici variabili prin bobinaje. Campul magnetic generat de un magnet(in afara acestuia) e irotational (deoarece e paralel cu H, un camp care e si el irotational). B poate avea rot(B ) diferit de 0, B fiind inductia magnetica, care poate proveni dintr-un curent electric, o miscare a purtatorilor de sarcina.

E drept ca exista energie, rot( B )diferit de 0 in interiorul unui magnet, dar aceasta e foarte mica.
Poate de aici se creeaza confuzia cu privire la energia pe care o poate debita un motor electromagnetic cu magneti permanenti.
Energia aia e data de energia electrica pompata prin intermediul curentului magnetic care produce camp magnetic invartitor (rot( B )diferit de 0) cuplata cu campul magnetic al magnetului permanent.
E un cuplaj magnetic acolo care genereaza lucrul ala mecanic. El nu provine din energia de magnetizare.
Aia e foarte mica, faorte foarte, foarte mica si exista doar la nivel teoretic. Practic ea nu exista intr-un motor, Consumarea acelei energii(infime) ar avea ca rezulta demagnetizarea magnetilor permanenti.
Ea se elibereaza in procesul de demagnetizare.

Pentru cei care cauta configuratii de magneti permanenti care sa genereze energie, va recomand cu caldura sa intelegeti ce inseamna acel rot( B ). E o variatie spatiala a unui camp. Dar cum spatiul are 3 directii, si variatia asta spatiala e complicata. De aia ai rot( B ), div( B ), ele sunt pentru a descrie cantitativ si calitativ campul respectiv, fara a face apel la constructii tehnice imbarligate care sa fenteze cumva legile fizicii.
In acea ecuatie din magnetostatica rot( B )=0 se afla codificata imposibilitatea ca o configuratie de magneti permanenti sa poata produce energie. Si reguleaza matematic aspectul liniilor de camp, le obliga sa respecte o anume geometrie pe care o respecta in realitate. Matematica trebuie sa fie similara cu realitatea. Campul vectorial e matematic, campul magnetic e in realitate. Ecuatiile lui Maxwell respecta realitatea.
Sunt enuntate sub forma unor egalitati dintre diverse derivate spatiale cu derivatele temporare ale celuilalt camp. Regulile dansului intre electricitate si magnetism sunt exprimate elegant prin ecuatiile alea, cu operatorii aia ciudati(derivatele spatiale in diverse configuratii) si vitezele de variatie(derivatele temporare)

Sunt 2 operatori acolo. Rot(?) si Div(?), aia poarta semnificatia variatiilor in spatiu. Trebuie intelese alea pentru a intelege simplitatea si frumusetea legilor lui Maxwell, dar si imposibilitatea realizari motoarelor magnetice.
Eu cred ca decat sa pierzi ani buni din viata, eventual cu tot felul de incercari de realizare practica(timp, bani, efort mental si emotional pe forum) , e mai simplu sa inveti semnificatia acelor operatori si ce anume spun legile lui Maxwell.
Pentru careva care nu a facut astfel de matematica prin scoli, e greu. Pentru un inginer e inadmisibil sa nu inteleaga acele formule.
Tre sa stii ce-i ala un camp vectorial (matematic) -> se face printr-a 9a cred.
Produs scalar
Produs Vectorial.
Derivata(macar la nivel de principiu)
Ai apoi pierdut un pic de vreme cu ce inseamna Gradient, Divergenta, Rotor(curl in engleza), astea-s notiuni ce se fac pe la facultate. Dar nu sunt grele de priceput ca principiu. Sunt niste operatori de bun simt.

Edited by maccip, 20 November 2017 - 14:00.

  N-am priceput nimic si nu intentionez sa recitesc toata chestiunea aia. Daca vrei sa faci un desen. Poate asa se intelege mai bine. Altfel din punctul meu de vedere in momentul cand ma apropii de fizica de nivelul asta incepe sa ma intereseze putin spre deloc, si prefer sa raman la fizica maxim de clasa a 8-a.



Intr-o zi cu siguranta voi incerca si chestia asta dincolo de explicatii alambicate si fizica de facultate. Si prefer sa incerc obtinerea de energie cat mai ieftin si simplu. Asta ma pasioneaza pe mine in principiu , sa gasesc solutii cat mai simple si usoare de pus in practica.

Cu cat e mai simpla solutia de a face ceva iesit din comun de performant sau care sa dea fizica peste cap, cu atat mai inteligent trebuie sa fie individul care gaseste solutia.
Deci unul care intelege mai greu spre deloc ce exista, nu are aripi sa zboare mai departe...
Si prin aripi nu ma refer la scanduri cu panza cu care sa-ti rupi gatul, ci la o racheta cu care sa ajungi pe Marte in cateva zile de la decolare. Ca sa nu zic ore, ca deja WARP e altceva.

Edited by loock, 20 November 2017 - 17:09.

Ma rog asta e parerea ta, nu vad de ce sunt critici cu privire in legatura cu ce imi ocup eu timpul. Asta o sa fac eu in principiu in particular pentru ca pe aici vad ca nu prea se ia in seama.

Vad ca nimeni nu mai discuta pe aici, oricum am lasat-o balta. In alta ordine de idei da e posibil sa ai energie free, daca cineva ar vrea sa se preocupe in legatura cu urmatoarea chestie
https://en.wikipedia...l_.28.3C2_nm.29
Deci sunt materiale care probabil pot separa si electronii de atomi caz in care asa cum am mai propus pe aici , tot ce ai nevoie e un lichid caruia ii scoti electronii si ai rezolvat cu criza energetica.

Aha,deci soluția crizei energetice e o strecurătoare cu gauri foarte mici prin care sa cerni electronii intr o galeata.
Tare asta.
Dar pe electroni i a întrebat cineva daca vor sa plece de langa nucleu ?

Sa presupunem ca nu e o simpla sita sau ceva. Hai sa presupunem intai ca avem si o gravitatie care trage moleculele unui lichid prin sita, unde le striveste si de acolo rupe legaturile. Sa presupunem ca acele mici canale sunt de fapt formate din particule de asa natura alese si pozitionate incat atrag electronii si resping protonii astfel rup legaturile. Sa mai amintim ca exista si o presiune hidrostatica , la fel cum la tine pe timpul zilei cand stai in picioare te turtesti iar seara cand te pui in pat te lungesti. Ideea e ca electronii aia sa nu se respinga cu fundul vasului adica cu sita ca altfel lichidul nu va trece prin sita.

Sa ne amintim ca spre exemplu in  acceleratoarele de particule e necesar un bar presiune echivalenta a campului magnetic pentru ca sa forteze particulele sa se apropie. Ce zici putem obtine presiunea asta din gravitatie si presiunea hidrostatica?

 karax, on 22 noiembrie 2017 - 20:59, said:

Poate in acceleratorul asta : [ http://www.mangalianews.ro/wp-content/uploads/2015/09/acceleratorul-de-particule-vaslui.jpg - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

@karax
Bre,nu e treaba mea câți ani ai sau ce pregătire ai.
Totuși,dacă ai ani putini ai avea o scuză.
Matale ai învățat pe la școală despre cum sunt forțele prin universul asta ?
Dacă nu,nu e problemă.
Dar,sa crezi că gravitația și ce ai mai zis pe acolo, sa învingă forțele nucleare ?

Pai atunci spune tu la distante se aplica forta nucleara tare si weak force si cat sunt de tari unele fata de altele ?
Ia sa ne uitam aici
http://hyperphysics....ces/funfor.html
Dupa cum se vede strong force si weak force nici nu ajung la electron in timp ce gravitatia si electromagnetismul au raza infinita.
Okay se pune problema ca electromagnetismul e mai tare decat gravitatia insa eu vorbesc de a combate electromagnetismul cu electromagnetism. Dupa cum se vede acolo electromagnetismul e cel care atrage electronii si protonii si tot protoni vom folosi sa scoatem electronii de pe orbita. Electromagnetismul va fi responsabil de faptul ca acei electroni vor fi "condusi" pe un canal pana la  capat unde va exista un particle trap. Asta se va face prin faptul ca de la atom la atom atractia electromagnetica a protonilor va creste si va trage electronul din aproape in aproape.

Multumit de raspuns?

Tot prin metoda asta ai putea creste viteza electronului fara sa aduci un conductor in stare de racire extrema.

 karax, on 19 noiembrie 2017 - 18:48, said:

Nu demagnetizarea  este  o  problema  .  Motoarele  prezentate  nu  au  o  miscare   perpetua ,  deoarece   nu primesc  o  anumita  cantitate  de  energie  din  sistem .  Practic  ele  transforma o  forma  de miscare  in alta   forma de  miscare  . Daca  prin  aceasta   transformare  ar  rezulta  un plus  de  lucru  mecanic  ,( energie  ) , atunci alta  ar  fi  problema ,  dar nu .  Totul se echilibreaza  .
Iar referitor  la  dispozitivul imaginat  de  tine ,  ca  sa  demagnetizezi  ai nevoie  de  energie   iar  cand  magnetizarea  revine  la  situatia  initiala recuperezi energia  pierduta  , dar  unde  ai  obtinut  un  plus  de  energie  ?
Un  desen explicativ  al  motorului  imaginat  de  tine , nu  strica

Edited by scanteitudorel, 23 November 2017 - 19:09.

Energia karax.

 maccip, on 23 noiembrie 2017 - 19:07, said:

Bine  te-am  gasit   maccip.
Am  terminat experimentele  la  motorul  conceput    de  mine  si prezentat   mai sus  . Nu poate  functiona  asa , ceva  deoarece  trecerea  de  la  energia  mica  la  energia  mare    prin intermediul  unei  zone unde  avem  un  camp liniar   izotrop  si omogen nu isi  are  sens,    deoarece    materialul  feromagnetic    sau  un  magnet permanent  va  fi atras /  respins  in /  din  zona,  cu  intensitatea  liniilor  maxima ,  ( energie  maxima ).  Ce   energie  se  obtine  la  atractie   aceiasi energie  este consumata  la  retinere  sau  invers  si astfel apare  un  echilibru perfect  intre  energii.   Aceste  lucruri  le  cunosteam ,  dar  am  vrut  sa  vad  cum  apare acest  echilibru  in montajul  meu.

Salutare!
Deci pana la urma te-ai lamurit.

Acum ca sa te induc in eroare, vreau sa-ti arat un tip de motor mai ciudat prin modul lui de functionare.
Adica, un motor cu un "bobinaj" prin care curentul ramane constant.
Si totusi acest "bobinaj nu poate fi illocuit cu un magnet permanent.
Te las sa te gandesti de ce.

[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/wvsh--lTNko?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

Sper sa nu-ti dea idei sa continui cu magnetii aia.

 scanteitudorel, on 23 noiembrie 2017 - 19:06, said:

Vorbim de energia potentiala a magnetilor care se consuma prins insasi demagnetizare. So in cazul acesta energia nu "creata din nimic". Cand asezi altfel magnetii te folosesti practic de alte momente magnetice ale particulelor. Sa nu uitam faptul ca singurul exemplu de perpetuum mobile il reprezinta chiar particulele. Aici n-ar fi vorba de creare a unui perpetuum mobile ci de a te folosi de unul deja existent.

 karax, on 24 noiembrie 2017 - 08:27, said:

Care  este  acela  deja  existent  ? Prezinta-mi  te  rog   principiul de  functionare ,  sa  vad  si  eu  cum suma  lucrurilor  mecanice  pe  cele  trei  axe  de  coordonate  este  diferita  de  zero.

Edited by scanteitudorel, 24 November 2017 - 18:42.

Ce relevanta are energia inmagazinata intr-un magnet?
https://en.wikipedia...eodymium_magnet
Un magnet de neodim poate stoca hai sa zicem 4.10⁵J/m³.
Asta inseamna 0.4J/cm³
Spre comparatie, un acumulator NiMH cu volumul de (hai sa zicem) 10cm³ poate stoca minim 2500mAh la 1.2V, adica un 3000J
Asta inseamna un 300J/cm³, adica de aproape 1000 de ori mai multa energie decat acel magnet.


Energia de magnetizare, e similara cu aia stocata intr-un electromagnet de aceiasi "putere".
Cata crezi ca e?
O bobina de dimensiuni mici cu curentul de autoinductie nici nu poate face o scanteie mai de doamne-ajuta cu ce energie magnetica poate stoca in ea.

 maccip, on 25 noiembrie 2017 - 02:22, said:

Dar nu asta este  problema  . Cata  energie  interna  sau  nu  are  un  magnet  permanent  .  Prin  intermediul  fizici  clasice     a  reusit  cineva  pana  acum  sa  produca  macar  un  miliwat  de  energie  electrica   din aceasta   energie  interna ?