La fisica dell’elettromagnete da 10 miliardi di volt di Wile E. Coyote

mi piace analizzare la fisica della fantascienza, e quindi ho intenzione di sostenere che il cartone di Merrie Melodies”lepre compressa” si svolge in un lontano futuro, quando gli animali governano il mondo. Intendo, Bugs Bunny e Wile E. Coyote camminare su due gambe, parlare e costruire cose. Come potrebbe non essere fantascienza?

Fammi impostare la scena e non penso che dobbiamo preoccuparci degli avvisi di spoiler poiché questo episodio ha 60 anni. L’idea di base è, ovviamente, che Wile E. Coyote abbia deciso che dovrebbe mangiare il coniglio. Dopo un paio di tentativi falliti di catturare Bugs, escogita un nuovo piano. Per prima cosa, farà cadere un pezzo di ferro a forma di carota nella tana del coniglio di Bugs. Dopo che la carota è stata consumata (e non ho idea di come potrebbe accadere), Wile E. Coyote accenderà un gigante elettromagnete e tirate il coniglio dritto verso di lui. È un piano così semplice e fantastico, deve funzionare, giusto?

Ma aspetta! Ecco la parte che mi piace davvero: mentre Wile E. Coyote sta assemblando il suo congegno, vediamo che arriva in un’enorme cassa etichettata “Un kit fai da te con magnete elettrico da 10.000.000.000 di volt”.

Alla fine, probabilmente puoi indovinare cosa succede: Bugs in realtà non mangia la carota di ferro, quindi una volta che il coyote accende il magnete, si limita a zoomare verso di lui e nella sua caverna. E ovviamente anche un sacco di altre cose ne vengono attratte, tra cui un lampione, un bulldozer, una gigantesca nave da crociera e un razzo.

OK, analizziamo la fisica di questo enorme elettromagnete e vediamo se avrebbe funzionato se Bugs ci fosse caduto.

Che cos’è un elettromagnete?

Esistono essenzialmente due modi per creare un campo magnetico costante. Il primo è con un magnete permanente, come quelle cose che si attaccano alla porta del frigorifero. Questi sono fatti di qualche tipo di materiale ferromagnetico come ferro, nichel, alnico o neodimio. Un materiale ferromagnetico contiene fondamentalmente regioni che agiscono come magneti individuali, ciascuna con un polo nord e uno sud. Se tutti questi domini magnetici sono allineati, il materiale agirà come un magnete. (Ci sono cose molto complicate in corso a livello atomico, ma non preoccupiamoci di questo in questo momento.)

Tuttavia, in questo caso Wile E. Coyote ha un elettromagnete, che crea un campo magnetico con una corrente elettrica. (Nota: misuriamo la corrente elettrica in ampere, che non deve essere confusa con la tensione, che viene misurata in volt.) Tutte le correnti elettriche producono campi magnetici. Normalmente, per realizzare un elettromagnete si prende del filo e lo si avvolge attorno a un materiale ferromagnetico, come il ferro, e si accende la corrente. La forza del suo campo magnetico dipende dalla corrente elettrica e dal numero di spire che il filo fa attorno al nucleo. È possibile realizzare un elettromagnete senza il nucleo di ferro, ma non sarà così forte.

Quando la corrente elettrica crea un campo magnetico, questo campo interagisce con i domini magnetici nel pezzo di ferro. Adesso quel ferro anche agisce come un magnete: il risultato è che l’elettromagnete e il magnete indotto si attraggono.

Che ne dici di 10 miliardi di volt?

Non so come sia nata la sceneggiatura di questo episodio, ma nella mia mente c’era un gruppo di scrittori che lavoravano insieme. Forse a qualcuno è venuta l’idea di un elettromagnete e una carota di ferro e tutti hanno acconsentito a metterlo lì. Sicuramente qualcuno ha alzato la mano e ha detto: “Sai, non possiamo semplicemente fare un elettromagnete. Deve essere enormemente grande”. Un altro scrittore deve aver risposto: “Mettiamoci un numero. Che ne dici di 1 milione di volt?” Qualcun altro è intervenuto: “Certo, 1 milione di volt va bene—ma per quanto riguarda 10 miliardi di volt??”

Cosa significano anche 10 miliardi di volt per un elettromagnete? Ricorda, la cosa più importante di un elettromagnete è la corrente elettrica (in ampere), non la tensione (in volt). Per stabilire una connessione tra tensione e corrente, abbiamo bisogno di conoscere la resistenza. La resistenza è una proprietà che ti dice quanto sia difficile spostare le cariche elettriche attraverso un filo e si misura in ohm. Se conosciamo la resistenza del filo dell’elettromagnete, possiamo usare la legge di Ohm per trovare la corrente. Come equazione, appare così:

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