Forza magnetica e campo magnetico

[jaelec]

...Questo accade perché il blocchetto si è magnetizzato, non credo si possa prescindere da questo...

Mettiamola così: se io ho due fili paralleli indefiniti percorsi da corrente in un certo modo, qualcuno mi può dire che si attraggono oppure possono verificare che si attraggono. Se io chiedessi perché si attraggono qualcuno mi potrebbe rispondere che si attraggono perché siccome sono percorsi da corrente sono diventati dei magneti e quindi si attraggono come fanno i magneti. Tutto bene, tutto corretto e tutto normale. Però io potrei chiedere o chiedermi in questo fenomeno attrattivo come sono legati tra loro corrente, campo magnetico e forza attrattiva, non tanto come intensità ma in relazione alle loro rispettive direzioni.

In modo analogo mi chiedo come sono legati tra loro forza di attrazione e campo magnetico (e correnti) fra due magneti e la risposta la vorrei non facendo il riferimento al fatto che vabbè sono magneti e quindi si attraggono (o si respingono) ma facendo appunto riferimento a come sono qualitativamente diretti e legati fra loro forza di attrazione, campo magnetico e correnti.

[IsidoroKZ]

Le forze dovute ai campi sono legati alla variazione di energia immagazzinata complessivamente nel campo. Il sistema tende a raggiungere uno stato di energia minima.

Un magnete attira un pezzo di ferro perche' il ferro spostandosi sotto effetto dell'attrazione riduce l'energia immagazzinata nel campo magnetico complessivo.

Se il campo magnetico fosse uniforme, un pezzo di ferro non subirebbe forze di traslazione, perche' anche spostandosi l'energia totale non cambierebbe. E` la disuniformita` del campo che genera attrazione.

Se si vogliono calcolare le forze che agiscono in un sistema magnetico generale direi che si debba usare il tensore di Maxwell.

[jaelec]

Le forze dovute ai campi sono legati alla variazione di energia immagazzinata complessivamente nel campo. Il sistema tende a raggiungere uno stato di energia minima.

Un magnete attira un pezzo di ferro perche' il ferro spostandosi sotto effetto dell'attrazione riduce l'energia immagazzinata nel campo magnetico complessivo.

Se il campo magnetico fosse uniforme, un pezzo di ferro non subirebbe forze di traslazione, perche' anche spostandosi l'energia totale non cambierebbe. E` la disuniformita` del campo che genera attrazione.

Se si vogliono calcolare le forze che agiscono in un sistema magnetico generale direi che si debba usare il tensore di Maxwell.

Innanzitutto grazie per la spiegazione che mi pare contribuisca in maniera decisiva a chiarirmi le idee.

Tuttavia anche la tua risposta (ripeto per me preziosissima) sembra in qualche modo aggirare la mia domanda, e mi spiego: anche nell'esempio dei due fili percorsi da corrente che si attraggono mi avresti potuto rispondere allo stesso modo, cioè tirando in ballo questioni energetiche. Eppure in quel caso, come sicuramente sai molto meglio di me, si ricava la forza di attrazione a partire da B e in particolare si sa che è ortogonale a B. In situazioni molto più complesse sicuramente è conveniente riferirsi a considerazioni energetiche però io, come già dicevo, applicando in maniera forse maccheronica una specie di sovrapposizione degli effetti, non riesco a figurami del perché poi la risultante di tutte queste forze ortogonali a B sia invece, in alcune solite circostanze, come effetto macroscopico, complessivamente parallela a B. Oppure la spiegazione sta nel fatto che quest'ultima cosa che ho detto non è vera? Mettiamo però che sia vera. Riesci a farmi intuire il perché senza usare il tensore di Maxwell e senza usare considerazioni energetiche?

[MarcoD]

Relativamente alle spiegazioni riguardo ai materiali magnetici, ho da decenni la sensazione che mi manchi qualcosa:
capisco lo spin degli elettroni che ruotando su se stessi crea un momento magnetico,
spiega il comportamento diamagnetico e il paramagnetico.
Non capisco perché a livello atomico alcuni elementi sono para e altri dia,
forse che influiscono i livelli di Fermi e/o il numero di elettroni?

Riguardo al comportamento ferromagnetico, si spiega con i domini di Barkausen?
Quindi a livello molecolare e oltre nelle leghe dovuto a inclusioni di carbonio nel ferro che creano distorsioni nel reticolo cristallino?
o a agli stati cristallini della lega ( austenite, martensite)?

Sono arrivati a scoprire i quark nei protoni e non si riesce a descrivere in modo esauriente un comportamento a livello molecolare?

Il video del post 28, è superficiale e spiega poco.

Probabilmente sono io che sono ignorante, manco di capacità matematiche e non aggiornato sugli sviluppi degli ultimi 50 anni.

In conclusione, potete inviarmi qualche link a una spiegazione che mi possa soddisfare?

[EcoTan]

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

I due vettori rispettivamente entrante nel foglio ed uscente dal foglio rappresentano le correnti amperiane in modo astrattamente ipotetico NON operativo, in quanto non misurabili direttamente.
Le due forze si compongono rendendo la famosa risultante assiale.
(Il disegno è indicativo, manca la deviazione delle linee di flusso al contorno).

[jaelec]

...

Ho solo dato uno sguardo, ancora non l'ho ancora studiato per bene ma a prima vista mi sembra proprio quello che andavo cercando...Grazie, grazie, grazie!

Ringrazio ovviamente anche quelli (forse già tu stesso) che già nei messaggi precedenti mi avevano incanalato (o cercato di incalanarmi) lungo la spiegazione che tu fai vedere anche graficamente. Grazie!

[RenzoDF]

Per i soliti "curiosi"

https://www.researchgate.net/publication/227267518_On_the_movement_of_an_iron_particle_in_a_magnetic_field

[IsidoroKZ]

anche nell'esempio dei due fili percorsi da corrente che si attraggono mi avresti potuto rispondere allo stesso modo, cioè tirando in ballo questioni energetiche.

Si` certo. Ma anche usando la forza di Lorentz, che si puo` ricavare con derivazione classica oppure relativistica...

...non riesco a figurami del perché poi la risultante di tutte queste forze ortogonali a B sia invece, in alcune solite circostanze, come effetto macroscopico, complessivamente parallela a B....

Non mi vengono in mente esempi di questo tipo. Assumo che stia parlando di conduttori percorsi da corrente che interagiscono fra di loro.

[jaelec]

Sto cercando di far tesoro delle cose dette in questa discussione. Nel frattempo vi dico come tratta grosso modo l'introduzione di B il libro di testo di mio nipote (elettrotecnica ed elettronica 1, Ambrosini-Spadaro e che sto usando anch'io) per avere un parere.

Il libro dopo aver parlato brevemente dei fenomeni magnetici (magnetismo terrestre, calamite, polvere di ferro), e aver fatto notare in qualche modo le forze che si esercitano tra "oggetti magnetici", facendo riferimento solo a questo, senza considerare quindi cariche o correnti, introduce la seguente definizione di B:

Chiamiamo induzione magnetica B esercitata da un magnete in un certo punto dello spazio circostante, un vettore, la cui intensità misura l'entità della forza magnetica in quel punto, e che* ha direzione tangente alla linea di forza passante per quel punto e verso che va dalla polarità nord a quella sud.

Ora, anche alla luce di quello che è stato detto in questa discussione, a voi sembra una definizione che dà indicazioni precise di cosa è B, o comunque sia, una definizione corretta?

In particolare, per esempio, cosa sarebbe questa forza magnetica esercitata in un punto?

* "che" l'ho aggiunto io.

[EcoTan]

A me sembra brutta come definizione