Onde Magnetoelettriche E Elettromagnetiche - un aiuto per precisare

[alexn8]

Dunque siccome in questo periodo sono molto interessato a questa branca di tecnologia, inerente a apparecchi per magnetoterapia..

vi copio uno stralcio di un documento trovato su internet

vorrei capire una cosa, abbiate la gentilezza di leggere questo pezzo:

PARTE I – MAGNETOTERAPIA

CAPITOLO I: GENERALITA’

Un conduttore percorso da corrente elettrica genera nello spazio circostante

un campo magnetico (CM). La parola CM è un termine teorico. Quando si

parla di CM presente in un mezzo fisico reale, sia esso l’aria o il tessuto

biologico, ci si riferisce all’induzione magnetica, grandezza che si indica

con la lettera “B”, anziché con la lettera H, sigla con cui ci si è soliti

riferire all’intensità del campo magnetico.

“B” è un valore, quindi, che tiene conto del mezzo in cui si sviluppa il CM,

è cioè un valore reale. Se il conduttore, anziché essere rettilineo, è avvolto

a spirale (rocchetto o solenoide) e si considera che la corrente entri da una

estremità ed esca dall’altra, anche il sistema di forze generato non è più

circolare bensì allungato (Fig. 1/A, 1/B e 1/C) e tiene conto della geometria

della spirale (più questa è lunga, più allungato sarà l’andamento del CM).

Alle estremità del solenoide si localizzano una polarità Nord e una polarità

Sud legate al verso della corrente. Se la corrente si inverte anche le polarità

si invertono di conseguenza. Se questa inversione, invece di avvenire

poche volte al secondo, avviene numerose volte al secondo le linee di forza

si allargano e cominciano ad occupare uno spazio maggiore. Quando la

frequenza di inversione raggiunge i 10.000 Hz le linee sono talmente

allargate che si spezzano e si ottiene proiezione di energia e quindi non si

parlerà più di un segnale magnetoelettrico bensì di un segnale

elettromagnetico; in base a quanto esposto si ha la seguente classificazione:

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Tab. 1

CAMPO MAGNETICO (CM) F = O calamita

CAMPO

MAGNETOELETTRICO

(CME)

O<F<10.000 magnetoterapia

CAMPO

ELETTROMAGNETICO F>10.000 onde elettromagnetiche

F = Frequenza del segnale applicato

Nelle onde elettromagnetiche si ha la propagazione di energia nello spazio

(onda autorigenerante), il campo cioè si proietta e l’onda inizia a viaggiare,

alla velocità della luce, tendendo all’infinito. Parlare di lunghezza d’onda,

nel caso dei CME è un errore perché il campo è chiuso e non viaggia nello

spazio, non si può, pertanto, applicare il concetto di velocità. Questo è un

tipico errore, cioè che per frequenze minori di 10.000 Hz si usi ugualmente

parlare di lunghezza d’onda. La magnetoterapia utilizza CME, perché

lavora con linee chiuse ovvero attraversa il tessuto biologico senza

indebolirsi (cedere energia) bensì spesso rafforzandosi. Il principio di

funzionamento della magnetoterapia è basato sulla presenza del campo

stesso; le forze, di origine magnetica, servono solo ad orientare i dipoli

magnetici che, una volta orientati, non richiedono un ulteriore consumo di

energia, se non quello necessario al mantenimento del campo ed al relativo

orientamento dei dipoli.

In pratic dice che se il segnle inverte la sua polarità raggiungendo una frequenz di 10 khz , il campo si allarga diventndo un onda elettromagneticaa??

N1) ma parla quindi di un segnale sinusoidale?

si potrebbe applicare anche ad un segnale quadrato/rettangolare una volta positivo ed una volta negativo?

in pratica è vera questa precisazione dei 10 khz?

[alexn8]

Su ragazzi nessuno mi può aiutare a sciogliermi questi dilemmi??

parliamone...

[Beatrice_Ru]

Siccome non riesco a dormire ti scrivo alcune cose che adesso

mi vengono in mente.

In pratica ogni volta che tu orienti un campo magnetico, in quell' istante

si induce nelle strutture adiacenti un orientamento quasi immediato del campo

elettrico.

Orientamento magnetico e quello elettrico sono sempre disposti

trasversalmente uno rispetto al altro.

Induzione è reciproca infatti se crei un inversione delle cariche elettrice in un conduttore,

perchè hai invertito in campo elettrico ai sui estremi,

ti ritrovi che avviene anche un inversione di orientamento del campo magnetico.

Ma questa inversione avviene con più vigore se vari più velocemente uno dei due campi.

Ma nel contempo quando inverti rapidamente questi campi, c'è un opposizione o forza che tende ad opporsi alla

tua veloce variazione.(in pratica tu stai tentando di alterare la quiente di una struttura, che cerca di opporsi)

Come anche quando fai un improvisa variazione di velocità un oggetto (L'nerzia).

Inoltre puoi aumentare il valore d'induzione sull' indotto se crei più spire (Sempre se disponste trasfersalmente al campo magnetico).

nei primi anni del 1834 Lenz osservo questi fenomeni e in contemporanea anche l'inglese Michael Faraday.

Cosi questa legge prende il nome da queste due persone Farday-Lenz.

Quindi la variazione del potenziale elettrico E è direttamente proporzionale alle variazioni del campo Magnetico, ed

inversamente proporzionale al tempo impiegato per invertire il campo magnetico.

E(t)= - (Delta Fi) / (Delta t)

dove il termine Fi (fi Greco) è il flusso magnetico che è una propietà del campo magnetico direttamente legata all' intensità

del campo magnetico, ma tiene anche conto delle geometrie del circuito magnetico, in modo particolare il flusso magnetico

è legato alla superficie del circuito elettrico (Spire) che risulta imvestito dalla variazione del Campo Magnetico.

Il termine Delta t indica se c'è una variazione rapida (t piccolo) ci sarà quindi una grande variazione di E(Campo elettrico).

Il segno - indica che il campo elettrico è sempre opposto alle variazioni del campo Magnetico.

I Termini Delta sono degli operatori matematici che permettono di esprimere le variazioni.

Sarebbe meglio esprime questa variazione in instanti infinitesimi, perciò anziche Delta (che esprime una grande variazione)

è meglio mettere il termine d (Differenziale o derivata parziale).

Da questa Legge risulta il principio fondamentale per la costruzione dei generatori e dei Motori elettrici, Trasformatori etc.

Cosi se in un filo elettrico circola flusso costante di elettroni (Corrente elettrica costante DC),si manifesta

trasversalmente nello spazio limitrofo un campo magnetico costante (Come nella Calamita) con un verso ben preciso

e quindi delle polarità fisse.

Questo è un fenomeno scoperto dal fisico danese Hans Christian Ørsted nel 1820.

Se invece fai passare sempre nel medesimo filo un flusso alternato di elettroni, ma con frequenza di inversione molto

elevato, si manifesta nello spazio limitrofo un campo magnetico pur esso variabile.

Ma se la frequenza è appunto elevata, il campo si autopropaga nella struttura del vuoto con una certa velocità.

Il Campo magnetico variabile che si genera in questo spazio, crea a sua volta nella struttura del vuoto un induzione elettrica

come descritto dalla legge di Faraday-Lenz, questa induzione elettrica a sua volta ancora genera per la medesima

legge un campo magnetico che è concatenato al campo elettrico.

Ecco cosi che nella struttura del vuoto o dello spazio si ha un continuo scambio e inversioni del campo elettrico e magnetico.

Questi due campi della propagazione sono sempre trasfersali tra loro.

La Legge di Faraday-Lenz è una legge applicabile nello spazio e non preclude che il fenomeno dell'induzione possa

essere esercitato anche senza la presenza di un conduttore elettrico.

Questo effetto di autopropagazione fu scoperto e studiato per la prima volta dal Tedesco Heinrich Rudolf Hertz nel 1887.

Più tardi questa autopropagazione venne chiamata onda elettromagnetica.

l' onda elettromagnetica è una manifestazione che avviene nello spazio (struttura del vuoto) grazie alle capacità del

vuoto di subire gli effetti dell'induzione della legge di Faraday-Lenz.

Un antenna è un interfaccia tra il circuito elettrico (la Materia) e lo spazio vuoto.

L' antenna adatta e facilità il trasferimento dell' energia elettrica dal trasmettitore verso la struttura del vuoto,

(Adattamento di impedenza tra l'antenna ed il vuoto).

Questi fenomeni furono scoperti da Nikola Tesla e poi usati da Guglielmo Marconi nel 1897.

Il Campo elettromagnetico è una proprietà intrinseca della materia stessa, negli atomi gli elettroni scambiano in continuazione

energia nel struttura del vuoto tra essi e i protoni e verso l'esterno (come onde elettromagnetiche e luce)

La luce è una forma particolare di onda elettromagnetica che nella struttura del vuoto viaggia come

continuo scambio Induzione-autoinduzione.

La luce viene differenziata dalle onde elettromagnetica solo in termini di valore di frequenza (molto molto più elevata delle

normali onde radio).

In definitiva la maggior parte dell' energia della materia continua a scambiarsi energia e quantità di moto tra essa

tramite la struttura che ci sta immersa, la struttura del vuoto.

Il vuoto che prelude all'equilibrio dello scambio dell' energia e delle leggi della termodinamica.

James Clerk Maxwell studio da un punto di vista analitico (Matematico) amico di Faraday nel 1864 alcuni fenomeni delle onde elettromagnetiche

con quattro equazioni che da lui prendono il nome.

http://www.ba.infn.it/~depalma/lezioni/equazMaxwell.pdf

http://it.wikipedia.org/wiki/Equazioni_di_Maxwell

1^ Legge descrive come una variazione di Campo magnetico si traduca in variazione di Campo elettrico (in pratica la legge di

Faraday-Lenz) in maggior dettaglio e precisione analitica.

Dove il campo elettrico è definito nell'equazione in termini di derivata Tridimensionale o atled o Nabla o Rotore (Rot)

ma in soldoni è sempre la legge di Faraday-Lenz.

Serve per visualizzare in forma spaziale le variazioni del Campo Magnetico con i sui effetti su quello elettrico, e di come

si propaga l'onda elettromagnetica.

Atled coincidenza con derivata http://it.wikipedia.org/wiki/Operatore_Nabla

2^ Legge descrive il comportamento del campo elettrico (o divergenza del campo elettrico) o Teorema di Gauss,

essa mostra in particolare che un campo elettrico è

più intenso quanto più grande è la densità di carica.

il termine Sigma indica appunto l'intensità delle cariche elettriche in un determinato volume di spazio di riferimento

rispetto al mezzo di trasmissione Epsilon (permettività elettrica) Epsilon del vuoto 8.854187e-12 Faraday/metro

Definisce la sorgente elettrica in corrispondenza del flusso del campo elettrico.

3^ Legge descrive che unn campo elettrico variabile nello spazio è in grado di generare un

campo magnetico variabile (Teorema di Ampere-Maxwell)

Proporzionale alla derivata della campo elettrico rispetto al tempo, e proporzionale anche alla densità della corrente

elettrica (infatti le variazioni del campo magnetico sono anche molto influenzate dalla corrente elettrica che circola).

in base al mezzo di propagazione nel vuoto (Mu 0 permeabilità magnetica del vuoto 12.56e-10 Henry/m) e

(Epsilon 0 permettività elettrica nel vuoto).

Questi costanti del vuoto sono molto importanti.

Nel struttura del vuoto è possibile generare facilmente campi elettrici variabili (Corrente di Spostamento o

velocità di propagazione).

4^ Legge descrive che il flusso o divergenza dell'induzione magnetica B uscente

da una superficie chiusa è sempre zero o nullo (Teorema di Gauss).

Non c'è nessuna possibilità di avere una carica magnetica (Bipolo S-N), rispetto invece al campo elettrico (Monopolo)

Definisce la sorgente magnetica in corrispondenza del flusso del campo Magnetico.

Non si riesce mai a separare i poli magnetici, essitera sempre un polo Sud e un polo Nord.

AA- Anche a frequenze più basse avviene l'autopropagazione delle onde

elettromagnetiche (Si trasmette le onderadio anche a frequenze inferiori a

10Khz).

BB- L' induzione elettricamagnetica sarà certamente maggiore con un onda

con variazioni Jerk brusche tipo l'onda quadra.

Ciao

[dott.cicala]

Riassumendo l'approfondita risposta di Beatrice, che ho letto con piacere, senza però scomodare Maxwel, Lenz, Tesla e tutti gli scenziati dei tre secoli precedenti il nostro,

la risposta alla tua domanda:

"in pratica è vera questa precisazione dei 10 khz?"

La risposta è : NO!

Ricollegandoci al mondo delle comunicazioni radio alle quali ha fatto riferimento Beatrice, ti posso citare, come esempio, le comunicazioni a 82Hz del sistema di radionavigazione ZEVS usato dai russi e quello a 76Hz usato dagli statunitensi, molto al di sotto del limite di 10.000Hz citato dal documento che hai allegato.

Sarebbe interessante, almeno per me, che tu indicassi la fonte, perchè a mio avviso, si tratta di quache articolo tradotto grossolanamente nella nostra lingua.

Modificato: 30 novembre 2011 da dott.cicala

[alexn8]

certamente ti posto il link di quello che ho letto è un file pdf, sembra un libricino vedi pagine 7-8

http://www.mfisrl.com/AreaRiservata/Biblio...20versMODIF.pdf

beatrice grazie della spiegazione. anche se hai messo dentro tanta roba..

in fin dei conti io se utilizzo un segnale ad onda quadra pulsante e lo faccio passare in un solenoide, ottengo un campo magnetico ed elettrico pulsante giusto???

per esempio adesso mi ricollego agli apparecchi per magnetoterapia.

quindi se io ho una frequenza di 100 hz cioè un treno di segnali positivi che si ripetono 100 volte al secondo, e posso impostare anche la forza del campo magnetico ho un segnale prevalentemente magnetico ???

cioè il diffusore, il solenoide che viene attraversato da un segnale a 100 hz emana un campo magnetico tipo un elettrocalamita pulsante....ma si può dire che questo segnale è propaga un segnale elettromagnetico... ???

Modificato: 30 novembre 2011 da alexn8

[dott.cicala]

...semplificando al massimo.

ps. grazie per l'articolo, lo leggerò con interesse

Modificato: 30 novembre 2011 da dott.cicala

[alexn8]

magari dimmi un po per quel fatto dei 10 khz...

semplificando cosa?

[Federico Milan]

Penso che ci sia qualcosa da precisare, parlando di strumentazione magnetoelettrica ci si riferisce a strumenti in cui all'interno è presente un magnete propriamente detto, mentre strumenti elettromagnetici sono strumenti realizzati tramite bobine.

Cercando una risposta al primo quesito, penso sia opportuno parlare di radiazione elettromagnetica, per il semplice fatto che la radiazione elettromagnetica è una forma di energia (o di trasporto di energia) che può a volte essere convenientemente rappresentato attraverso una soluzione che assomiglia molto ad un insieme di onde, da cui onde elettromagnetiche.

La radiazione elettromagnetica è "classificta" con lo spettro che per pura conveneineza viene spesso indicato come: onde radio, micro onde, ... ma in ogni caso sempre di radiazione elettromagnetica si tratta, indipendentemente dagli mHz, Hz, kHz, MHz, GHz, THz ...

Per quanto riguarda un segnale ad onda quadra, questo può essere scomposto come serie di infinite sinusoidi ... quindi, se il sistema interessato è lineare, l'effetto sarà pari alla somma infinite sinusoidi appicate al sistema stesso ... un segnale ad onda quadra può essere visto comodamente come un segnale alternato. L'unico svantaggio è di avere fronti ripidi ...

Modificato: 1 dicembre 2011 da Federico Milan

[alexn8]

Federico Milan+1/12/2011, 22:52--> (Federico Milan @ 1/12/2011, 22:52)

ciao federico. cosa vuoi dire quando affermi che un segnale ad onda quadrta può essere visto come un segnale alternato?

per esempio se in un determinato periodo o successioni di impulsi, crei una segnale alternato ad altissima frequenza interroti da continue pause determinate?

[Federico Milan]

Un segnale ad onda quadra per essere considerato alternato (nel post precedente mi son perso alcune condizione al contorno ...) deve avere una "semionda" positiva ed una "semionda" negativa sebbene le due possano non avere la stessa area.

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Per quanto chiedi bisognerebbe capire cosa intendi per impulso. Ad ogni modo semplificando molto il ragionamento, un segnale costituito da impulsi, ma è più conveniente pensarlo come un segnale ad onda quadra molto stretta, non è un segnale alternato, ma potrebbe essere visto come somma di due segnali uno alternato ed uno continuo. Quindi nell'estrema semplificazione se l'ipotetico sengale impulsivo che descrivi, separassimo la componente continua otterremo un segnal alternato.

ciao

Modificato: 2 dicembre 2011 da Federico Milan

[alexn8]

ciao federico, siccome il discorso era nato tra le due tipologie di apparecchi per magnetoterapia tra bassa freq e alta freq.

la bassa frequenza sono costituiti da un segnale (al solenoide) ad onda quadra o rettangolare sempre positivi , ripetuti da 1 a 100 hz , ma dove puoi aumentare l'inetnsità del campo magnetico per esempio da 1 a 150 gauss.

mentre quelli ad alta freq, sono costituti da un segnale portante per esempio a 30 mhz (non so se sinusoidale o quadrato ) che viene modulato a pause, in modo di avere per esempio per brevissimi tempi impulsi ad alta frequenza intermittenti per esempio a 50 hz....

Non so se sono riuscito a farmi capire..

comunque perdonami ma non ho capito il tuo ragionamento sulla composizione di un segnale alternato facendo la somma di un segnale quadrato ed uno continuo.

[Federico Milan]

Ok forse ho capito la domanda .

Caso 1:

Onda quadra frequenza da 1Hz a 100Hz. Penso che la modulazione del campo, che è proporzionale alla corrente avvenga con una teccnica PFM. Ossia più impulsi si hanno per unità di tempo e più corrente (mediamnete nel periodo considerato) circuiterà nella bobina. Quindi a 100Hz è presumibile attenderci un campo con intensità media nel periodo temporale considerato maggiore che a 1Hz o 10 Hz o 80 Hz .

Caso 2

l'intensità della corrente sulla bobina viene modualta attraverso una tecnica a PWM. Ossia circuitalmente c'è un base tempi fissa, potrebbe essere dell'ordine di qualche kHz o addirittura MHz, dipende dal circuito elettrico.

Il segnale viene modulato quindi con impulsi di ampiezza (ampiezza nel senso temporale non di intensità di corrente) variabile, fornendo così nel periodo considerato una modulazione.

La 1 e 2 sono due tecniche di modulazione ampiamente usate, di regola la tecnica PWM ha preso maggior piede, ma entrambe hanno il compito di fornire una potenza media nel perido di modulazione proporzionale ad un ingresso di comando. L'effetto sul carico, ad ogni modo è di vedere una "potenza costante" senza flutuazioni, per esempio se la modulazione è sulla corrente, la bobina vedrà una corrente quasi costante, tutti i picchi saranno opportunamente attenuati da circuiti o filtri passa basso.

ciao