Amplificare la potenza elettrica

[brunovoce]

Buongiorno a tutti.
Sono completamente a digiuno di elettronica ed elettrotecnica, quindi mi scuso anticipatamente per le corbellerie che potrò dire. Vorrei un vostro parere su un'idea che mi frulla per la testa.
Immaginiamo di avere un asse che riesce a girare a qualche migliaio di giri al minuto, facciamo per esempio a 5.000 giri al minuto. Non ha importanza come riesco a farlo girare, magari collegato ad una bicicletta o una moto.
Se su quest'asse metto 4 magneti di adeguata potenza, facendo in modo che girino (essendo imperniati sull'asse) vicinissimi a 4 o 8 bobine di rame dovrei ottenere una certa corrente fra i poli di queste bobine, mettiamo che riesca ad ottenere 12 volt per 1 watt di potenza.
Bene, questa corrente dovrebbe alimentare 4 o 8 o 16 elettrocalamite che girano (sempre grazie all'asse detto prima) vicinissime ad altre bobine più grosse di quelle di prima. Potrei riuscire ad ottenere in uscita di queste ulteriori bobine una corrente superiore a quella detta prima ? mettiamo per esempio 12 volt per 2 watt.
Se questa cosa che ho detto potrebbe essere fattibile, allora inserendo un ulteriore gruppo di elettrocalamite e bobine potrei avere un ulteriore guadagno di potenza e così via, fino ad ottenere magari 1.000 watt per 120 volt.
Tenete presente che la corrente in uscita da ogni gruppo di bobine serve solo ad alimentare il gruppo di elettrocalamite successivo, non a far girare un motore perché il sistema dovrebbe sfruttare sempre la rotazione dell'asse iniziale (nell'esempio, 5.000 giri al minuto).
L'ho sparata grossa ?
Grazie per l'attenzione e vi prego, datemi una risposta.
Bruno

[lillo]

partiamo dal presupposto che il concetto di amplificare la potenza secondo me è errato a priori.
troppi immaginiamo e mettiamo che.
ti sei anche chiesto se vi un minimo di fattibilità?
conto non so quanti magneti e bobine (che se per assurdo si potrebbe fare, andrebbero dimensionati) che poi dovrebbero essere attaccati a cosa?
ti auguro infine buona fortuna su come dovrai portare a 5000 rpm il tutto:
ammesso sia una moto, sai quanta benzina ti serve?

L'ho sparata grossa ?

non so... fa tu, magari sono io che mi sto sbagliando.

[brunovoce]

Grazie Lillo per la risposta.
Ma a me basta sapere se partendo da 2 o 4 o 8 magneti permanenti, la corrente prodotta dalle bobine ad essi affiancate può essere sufficiente per alimentare delle elettrocalamente che arriverebbero ad avere una forza di attrazione maggiore delle calamite originarie. Se così è, niente ci impedisce di prendere questa corrente ed utilizzarla esclusivamente per alimentare altre elettrocalamite e così via. Per adesso non voglio pensare al problema della rotazione dell'asse, che come detto può essere ottenuto in vari modi, magari anche da un'elica azionata dal vento o dalla cascata di un ruscello. Ho detto della bicicletta o della moto tanto per giustificare il moto rotatorio, ma non è qui il problema. Il mio dubbio è se c'è verso amplificare la corrente generata partendo da una corrente bassa fornita dal primo stadio magneti-bobine e poi sfruttando la rotazione del solito asse.
Hai qualche altra osservazione da farmi alla luce di queste precisazioni ?
Grazie ancora
Bruno

[guzz]

anche ammesso che si possa fare, perché fare un qualcosa multistadio se si può fare una dinamo o un alternatore che può fare la stessa cosa in minor spazio, minor costi e maggiori rendimenti?

[brunovoce]

Rispondo a guzz.
Il mio scopo è cercare di aumentare progressivamente la corrente ottenuta partendo da magneti permanenti piuttosto economici. Se 4 o 5 stadi come li ho descritti io hanno lo stesso risultato di un unico stadio con magneti molto potenti, avrei raggiunto il mio scopo: diciamo spendendo 200 euro per i magneti iniziali ed altri 300 per i cavi di rame, avrei un sistema (purtroppo più ingombrante di sicuro) pari ad un altro il cui solo costo dei magneti sarebbe pari a 4-5 volte tanto.
Una domanda: le dinamo o gli alternatori hanno magneti permanenti al loro interno per poter funzionare ?
Grazie
Bruno

[PietroBaima]

Ciao,

qualunque sistema fisico tu possa costruire o inventarti, sia esso elettrico, meccanico, chimico o biologico, fotonico o interplanetario, davvero qualunque non potrai mai avere in uscita al sistema stesso una potenza che superi quella che gli hai fornito al suo ingresso.

Se, come dici tu, hai un sistema di tipo elettromeccanico che ti fornisce alla sua uscita 1W non potrai mai, ma proprio mai mai, collegargliene uno che restituisca 2W per un periodo di tempo illimitato.

Potresti farlo per un po' usando una batteria, ma non per sempre.

Ma le notizie cattive vengono sempre in coppia, e, proprio non posso non dirtelo, non solo non potrai avere in uscita dal secondo sistema una potenza che superi quella dell'ingresso, ma non potrai nemmeno avere una potenza uguale a quella del sistema in ingresso.

finché vivi in questo universo qualunque macchina di qualunque tipo che potrai inventarti o costruire ti fornirà in uscita sempre e solo una potenza più bassa di quella ricevuta in ingresso.

Questa materia si chiama termodinamica ed è di importanza fondamentale per tutta la fisica.

Ti faccio un esempio utilizzando il sistema che hai fatto tu:

• se hai un qualche sistema che converte l'energia meccanica della tua pedalata, per esempio, in corrente elettrica con una potenza disponibile di 1W, significa che tu hai dovuto pedalare non solo per fornire quel watt elettrico, ma anche per fornire tutta la potenza immagazzinata da sistema meccanico e vincere tutte le resistenze di attrito;
• se all'uscita del tuo sistema elettrico che fornisce 1W colleghi un secondo sistema elettrico questo non solo non potrà darti 2W, ma ti darà invece meno di 1W, perché un po' di potenza se la terrà per funzionare;
• se ne metti un terzo la potenza che avrai a disposizione sarà ancora di meno perché anche lui se ne terrà un po' per funzionare.

Quello che puoi cercare di fare è mettere un sistema che sprechi il meno possibile.
Si cerca cioè di migliorare il suo rendimento, cioè il rapporto tra la potenza che può fornire in uscita e quella che assorbe dall'ingresso.
Chiaramente il rendimento è sempre minore di 1, per quanto ti ho detto.





Pietro.

[brunovoce]

Grazie Pietro, sei stato chiarissmo. Ma consentimi di insistere e sollevare una obiezione.
Nel sistema che dici tu, ovvero entra 1 watt e non possono uscire 2 watt, il circuito non riceve nessuna ulteriore forza dall'esterno, quindi torna correttissimo coi 2 principi della termodinamica. Ma il mio sistema teorico è leggermente differente. Per ipotizzare dei numeri quasi a caso, il primo stadio produce 1 watt grazie alla sola forza del vento o del ruscello ed ai magneti permanenti. Nel secondo stadio entra 1 watt e di per sè ne potrebbe produrre 0,9 ma poiché c'è sempre il solito asse che gira, riesce ad ottenere 1,5 e così via.
La mia idea non è di voler soppiantare le leggi della termodinamica in cui credo fermamente, ma di accrescere quel rendimento iniziato quanto basta per alimentare un ulteriore stadio. Ovviamente in tutti gli stadi l'apporto di energia che lo fa guadagnare rispetto al precedente deriva dalla rotazione dell'asse.
Altre idee ?
Grazie
Bruno

[PietroBaima]

No, non funzionerebbe, perché la potenza che estrai dalla tua pala eolica o ha un massimo o è costante.

Per fare un esempio semplice, supponiamo che la potenza massima estraibile dalla tua pala eolica sia di 100W.
L'unica cosa che puoi fare è cercare di usarla quasi tutta con pochi sprechi.
Per fare un esempio semplice supponiamo che tu abbia due macchine con rendimento pari a 0.5.

supponiamo che dei nostri 100W disponibili 80 entrino nella prima macchina e 20 nella seconda, ne usciranno 40 dalla prima e 10 dalla seconda, per un totale di 50W.

Se tu avessi messo una unica macchina avresti ottenuto sempre 50W, perché avresti avuto un rendimento sempre pari a 0.5.

Puoi divertirti a variare le percentuali di potenza da inviare alla prima macchina e alla seconda che tanto otterrai sempre 50W disponibili all'uscita.

Ad essere onesti, lo sapevo già prima di fare il conto. perché? per il semplice motivo che il sistema fatto di due macchine è equivalente ad un'unica macchina più grande con rendimento pari a 0.5.

Questo succede perché la pala eolica o chissà cos'altro ha una potenza massima erogabile e, se ne vuoi di più, devi aumentarla, per esempio aumentando la dimensione delle pale o utilizzando effetti particolari (avevo visto delle pale eoliche ad effetto Magnus molto interessanti, per esempio)

Questo è quello che puoi fare, purtroppo il fatto di collegare diverse macchine come vuoi fare tu esprime solo un tentativo di aumentare il rendimento.
Tra l'altro, devo segnalarti che non lo otterresti perché, pensandoci bene, anche gli organi di accoppiamento meccanico hanno dei loro rendimenti, quindi, ad essere critici, finiresti, in questo modo, per abbassarlo.

Devi necessariamente cercare di costruire una unica macchina elettrica con un rendimento più alto, ma questo non è affatto facile.

Pietro.

[brunovoce]

Caro Pietro,
avrai sicuramente ragione tu, la mia ignoranza in materia elettrotecnica è tale da non poter assolutamente avere argomenti se non quelli puramente logici.
Vediamo se il mio ragionamento logico messo all'incontrario può essere di migliore successo.
Partiamo dall'ultimo stadio: ho 4 elettrocalamite molto potenti che funzionano con una corrente di 800 watt che girano a fianco a 8 bobine grandi (da precisare che nessuno degli 800 watt serve per far girare le elettrocalamite, esse girano per un'altra forza esterna): la corrente erogata da queste bobine grandi potrà essere di 1000 watt. E' assurda questa cosa ?
Bruno

[PietroBaima]

Secondo me l'errore che fai tu è quello di considerare le energie come indipendenti.

Il sistema che ti fornisce potenza è uno solo e avrà una quantità di potenza massima erogabile. L'unica cosa che puoi fare è cercare di utilizzarla al meglio.

Quello che immagini tu è un sistema che non ha una potenza massima e quindi ti figuri l'idea che tu possa continuare ad estrarne all'infinito, semplicemente continuando ad attaccarci altre macchine.
Questo sistema non esiste.
Esiste invece un sistema che ha una potenza massima erogabile e quindi l'unica cosa che puoi fare è cercare di estrarla quasi tutta senza sprechi.
Per fare questo, come ti ho già detto, conviene fare una unica macchina con il rendimento più alto possibile. Purtroppo non è facile.

Pietro.