Calma calma e gesso...
Il vettore di Poynting non ha a che fare nulla con la potenza dissipata sottoforma di effetto joule da un filo reale di resistenza R. Poynting, Heavyside e le equazioni di Maxwell riguardano solo ed esclusivamente la parte teorica del magnetismo non tenendo minimamente di conto della parte resistiva dei fili usati. In particolare, l'energia che si accumula in un campo magnetico che vale:
W=LI²/2 in joule.
Sembrerebbe assurdo che un filo percorso da corrente continua che quindi da fenomoni magnetici invarianti accumuli energia che invece può essere accumulata soltanto quando il campo magnetico varia secondo la Hamiltoniana del sistema. In realtà, ogni conduttore ha la sua induttanza e c'è sempre un fenomeno di inizio che quello di transizione tra lo stato in cui non c'è tensione applicata al filo (o induttore) e l'istante successivo quando viene applicata la tensione e non c'è corrente nel conduttore, e nel tempo successivo quando la corrente inizia circolare secondo la funzione tipica dell'induttanza.
Si veda:
http://en.wikipedia.org/wiki/InductanceIn questo periodo si ha un dv/dt ed una di/dt. L'integrale della funzione in questione da t0 della funzione di V(t) per I(t) (dt) indica una potenza che nel periodo di esistenza di questa potenza indica l'energia magnetica esatta assorbita dall'induttore.
Si veda:
http://en.wikipedia.org/wiki/EnergyQuest'energia viene resa ad ogni cambiamento di I(t) nel filo perchè il campo magnetico varia di intensità.
Come vale per il condensatore che accumula energia in un campo elettrico anzichè in un campo magnetico ma invertendo le parti che prendono nel fenomeno tensione e corrente.
Per quello che riguarda il vettore di Poynting in parole povere ma molto povere, il vettore punta (ma solo nel caso che si parli di energia radiante di un campo magnetico) nel verso di spostamento dell'energia con l'intensità del modulo del vettore. Natuaralmente indicato come vettore tridimensionale.
Un esempio classico con il quale si spaccano sempre i maroni, sono i cavi coassiali, dove il vettore di Poynting indica il verso e l'intensità di direzione dell'energia ovvero dalla parte generatore alla parte carico che può essere un'antenna perfettamente accordata. Nel caso non sia perfettamente accordata ci sarà un vettore di Poynting di modulo proporzionale alle onde stazionarie che ritornano indietro e di verso contrario a quello di emissione.
Scusa ma più semplice di così non riesco a farla.
Mi sa che abbiamo affrontato degli argomenti tosti tutti interconnessi. D'altro canto, la realtà non è semplice come la teoria semplificata buttata sui libri di testo vorrebbe.
Comunque:
CITAZIONE
Anche su come varia l'energia sprecata in funzione della frequenza dell'onda elettromagnetica so veramente poco, anche se mi immagino che dipenda molto da cosa sta intorno all'emettitore di onde elettromagnetiche: circuiti elettrici che dissipano per effetto Joule, materiali che vengono eccitati alle frequenze emesse.
Non si può dire un granchè su cosa si spreca oppure no, quanto dell'efficienza reale di un circuito o di un sistema generico in proporzione ad altri sistemi simili. Voglio dire che un circuito può essere molto efficiente dimostrando un'efficienza energetica del 30% perchè altri circuiti simili hanno un'efficienza minore intorno al 10%. In assoluto non si può mai dire.
In genere, nei circuiti dove si vuole radiare energia, cioè dove si infilano p.es. 10W di VxI in continua e si vuole ottenere il massimo di potenza irradiata nello spazio, cioè 10W di onde EM sottoforma di radiofrequenza emessa. Magari ottenendone soltanto 5W di EM e 5W dissipato in calore. Si ottiene comunque il massimo di emissione se l'antenna è accordata perfettamente con la frequenza dell'onda applicata. In pratica, alla base di un'antenna perfettamente accordata tensione e corrente sono in fase, quindi VxI vale la potenza reale applicata, ma non si ha dissipazione termica nell'antenna, perchè non ci sono onde stazionare che generano sfasamento e tutta l'energia viene radiata con i tuoi vettori di Poynting che indicano come verso l'esterno dell'antenna in ogni istante indicando il famoso lobo di radiazione tipico di quell'antenna. Un'antenna accordata sulla frequenza applicata ha una lunghezza teorica di:
λ=c/f espressa in metri.
In pratica λ/2 è la lunghezza modificata dello spessore del conduttore se significativo, per ottenere la massima efficienza di emissione di un'antenna.
Come dicevamo, possiamo suppore che un 50% buono dell'energia assorbita dal circuito di alimentazione venga irradiato ed il restante venga convertito in calore dai dispositivi del circuito generatore sotto forma di effetto joule. L'assorbimento di ciò che c'è dintorno all'antenna non ha molto effetto sul suo rendimento quando sul lobo di radiazione finchè non si raggiungono frequenze per le quali la lunghezza d'onda è assimilabile a quella dell'oggetto metallico conduttore nelle sue vicinanze. In pratica fino alle microonde non si manifesta nessun riscaldamento di oggetti vicini all'antenna. E anche in quel caso, occorre che l'oggetto non sia un buon conduttore, tipo una patata da lessare o un pesce da cuocere nel microonde.
CITAZIONE
Da quello che ho studiato ad elettrotecnica non mi è chiaro cosa intendi quando scrivi che un'induttanza accumula energia. Stai parlando di corrente continua o alternata?
Un'induttanza assorbe sempre energia da un circuito durante la fase di variazione di di/dt ed avviane pure una dv/dt. Quindi, a regime statico non si ha un assorbimento di energia, mentre a regime dinamico si. L'energia accumulata dall'induttanza è il motivo dello sfasamento V/I secondo il versore di cui sopra.
CITAZIONE
In corrente alternata risulta che l'energia assorbita da un'induttanza pura è nulla (perlomeno a regime), visto che la corrente è sfasata di 90° rispetto alla tensione.
No, l'energia varia a seconda della V(t) e della I(t), opponendosi alle variazioni di I e per questo generando lo sfasamento in questione. Che un'induttanza non dissipi energia in forma di effetto joule quando alimentata in corrente alternata è un discorso diverso.
CITAZIONE
Se si chiude un circuito su una induttanza, mi risulta che si ha passaggio di corrente per un certo periodo solo se nell'istante iniziale (quello in cui viene chiuso) la corrente non è nulla.
Questo vale per il condensatore. Per l'induttanza è la tensione che si manifesta ai suoi capi istantaneamente e poi si ha passaggio di sola corrente senza tensione ai sui capi.
CITAZIONE
Una cosa diversa avviene per i condensatori, in cui si ha passaggio di corrente quando vengono chiusi anche se inizialmente la corrente è nulla, se sono carichi.
Si e no. Se il condensatore è carico presenta ai suoi capi una tensione x. Se applichiamo ai suoi capi la solita tensione x, non abbiamo passaggio di corrente. Se il condensatore è scarico inizialmente abbiamo il passaggio di corrente senza tensione ai suoi capi dopo il tempo iniziale di carica non abbiamo più passaggio di corrente attraverso il condensatore ma abbiamo ai suoi capi la tensione che abbiamo applicato. In corrente alternata avviene lo stesso che per la bobina ma con lo sfasamento tensione corrente invertito.
CITAZIONE (CSTFR1036 @ 9/11/2009, 15:17)
Dico la mia opinione. Sarò fastidioso.
Qualcuno dei partecipanti a questa discussione ha mai studiato seriamente campi elettromagnetici? Ad esempio all'università? Intendo almeno un corso di elettromagnetismo come quelli che s'insegnano agli studenti di fisica o d'ingegneria delle telecomunicazioni? Non mi riferisco di certo a un eventuale corso di elettromagnetismo fornito dalla facoltà di Lettere (se mai, da qualche parte, se ne fornisse uno)... Fisica Generale II non è sufficiente, perché non approfondisce tanto quanto un corso dedicato al solo elettromagnetismo (settori FIS/01 o ING-INF/02 o ING-IND/31).
Ebbene, se qualcuno di voi ha queste conoscenze, perché non prova (se ne ha il tempo, ovviamente!) a fare uno studio analitico di un'antenna che si comporti similmente a quelle impiegate da Tesla? Giusto per cominciare a fare due conti e, quindi, per ragionare su qualcosa di un po' più preciso. Altrimenti sono solo chiacchiere. Da bar.
Vuoi la mia morte? Ho dato l'esame di stato su quella roba e poi mi hanno massacrato di esami all'università... Mica sono sadomaso...
Parliamone, con calma... un pò alla volta... un argomento alla volta... Così fa meno male...
Ma poi serve oggi come oggi fare uno studio analitico del comportamento di un teslacoil? Anche perchè mi sa che più che un discorso di quattro amici al bar chi è in grado in giro e che ne ha voglia di approfondire così approfonditamente che neppure all'università si approfondisce così tanto?
CITAZIONE (gyppe @ 9/11/2009, 15:48)
Beh CSTFR1036 questo non significa assolutamente nulla, se si fa uno studio analitico avanzato di un piede di porco (leva) saltano sicuramente fuori tante ma tante cose, ma questo non significa certo che chi usa la leva sia un grande genio o che chi l'ha inventata aveva in mente la fisica che conosciamo oggi, semplicemente l'homo habilis che l'ha scoperta quel giorno doveva spostare un grosso peso, prova che riprova si è poi accorto che usando un bastone messo in un certo modo riusciva a spostarla, tutto li.
Più che il piede di porco io sceglierei la ruota, è più semplice anche se introdurre il concetto di pi greco e la quadratura del cerchio...
