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Sul Magnetismo Susseguente del Ferro.
A. BERNINI.
t=,.A_l=~,rI"3E Q ' E T . A . : L = ~ T / ~ . .
NOOVO CONTRIBUTO ALLO STUDIO DELL' AI~DAMENTO DEL MAGNETISMO SUSSEGUEltTE DEL FERRO NELLA MAGNETIZZAZlONE.
CAPO PRIMO.
Introduzione e scopo del lavoro.
In mie precedenti ricerche sul ~1agnetismo susseguente del F e r r o (1V[. S.) '), sperimentando con eampi molto deboli, pei quali, com'b noto, esso si manifesta relativamente pi~
grande, ebbi fra l'altro a constatare come il suo andamento in campioni di fresco ricotti e per diverse condizioni di espe- rienza fosse abbastanza bene rappresentabile colla equazione esponenziale :
3
Nel riferire su cib, mi riserbavo poi 3) di parlare su di una relazione frs i valori del eampo e quelli relativi ehe X aequistava nella (x), relazione ehe si era mostrata valida spe- rimentando sopra una sbarra di F e r r o di Germania eoi tre eampi di 0.035, 0.07 e 0.14 Unit~ allora impiegate. Questa si appalesa tosto si eonfrontino le radiei quadrate dei tre eampi eoi tre valori rolativi di )~, ehe sono 0:75, 1.05 e 1.5. Infatti, poiehg si ha:
1) A. Bernini, Nuovo Cimen!o Ottobre 1911.
2) A. Bernini, loc. cit., Capo II, ultima chiamata al w 4.
380 A. BF.a~I~I
~ 5 : ~O..07 : ~/0.14 ~--- 1 : 1.25 : 2 , e inoltre
0 . 7 5 : 1.05: 1 . 5 = 1 : 1 . 2 5 : 2 ; si deduce subito che i v a l o r i , ch~ I a s s u m e n e l l a x , s t a n n o f r a l o r e come le r a d i c i q u a d r a t e dei cau~pi.
Nonostante la g r a n d e esattezza con cui questa relazione m o s t r a v a verificarsi, non eredetti farne parola nella nota ci- tata, perchb i dati d ' e s p e r i e n z a erano poehi e relativi ad u n solo eampione. D ' a l t r a parte poi non era nemmeno accertato, che con campi anche solo leggermente pi~ o meno intensi Fan- d a m e n t o del ~ . S. risultasse aneora bene rappresentabile eolla equazione (x).
P e r cib, consentendolo i mezzi di questo laboratori% he intrapreso nuove esperienze, per decidere anzitutto sulla esten- dibilit~ o meno della (x) per campi pi~ intensi, ed eventual- mente sulfa estendibilit~ della relazione i n t r a v i s t a fra ). e il campo, che d'ora innanzi indieherb con (y).
C o n t e m p o r a n e a m e n t e poi~ ed in analogia con quanto he riferito in altre mie precedenti note ')~ he completato lo studio colla determinazione dell'ammontare del 1Yl. S. rispetto alla ma- gnetizzazione I n d o t t a Totale (M. T.), non ehe con rieerche sul
~fagnetismo Susseguente nella smagnetizzazione per le stesse condizioni di esperienza. Ma su cib avrb occasions di esporre fra breve, e r a riferiseo succintamente soltanto sulle esperienze per lo studio dell'andamento del M. S. nella magnetizzazione 2).
') A. Berninl, N. "Cimento, Aprile 1912, Agosto 1912.
~) Credo doveroso ricordare, come la conclusione, a cui giungeva il Prof. D. Mazzotto nella sua memoria pubblicata nel 2~ r. Cimeuto (Febbraio 1900) riguardo all'influenza del campo sull'andamento del M. S. ~ coll'au- mentare dell'intensit~ del campo ... aumenta la rapidith eolla quale 'il M. S.
Istantaneo diminu{sce ~, date il slgnificato attribuito dallo stesso alia lo- cuzlone (( M. S. Is~antaneo ),, sarebbe in accordo, the dir6 qualitative, celia conc[usione n. o 2 (a) della mia memoria gi~ citata (zu Cimento, Ottobre 191[), riferentesi a campioni completamente smagnetizzati: , Col diminuire del campo ... A diminuisce 2.
SUL MAGNETISMO SUSSEGU:EI~TE DEL FERRO 381
~APO SECOND0.
Materiale da studio, disposizione sperimentale, norme di
esperienza.
w 12 I eampioni scelti per questo studio furono due. L'uno costituito da un'unica sbarra di Ferro Svedese, lunga 60 cm.
e della massa di 250 ~ gr.; l'altro oampione, della stessa massa, lunghezza e qualitY, consisteva in un fascio di 45 fill, tutti uguali, leggermente ossidati, e legati attorno ad una sbarretta di ottone, che sporgeva da una estremit~ per circa 20 centi- metri.
w 2. o La disposizione sperimentale adottata fu la stessa delle preeedenti ricerche. Soltanto che, nell'implego di campi piuttosto intensi, ad impedire che le deviazioni dell'ago del ma- gnetometro diventassero eccessive, la bobina magnetizzante, co- struita con file abbastanza grosso da tollerare senza sensibile riscaldamento anche qualche Ampere, poteva, insieme alla piat- taforma su cui basava, venire accostata od allontanata dal Ma- gnetometro, mediante una manovella congiunta ad una vlte perpetua, cosl come la bobina compensante. Con cib mi era possibile anzi ottenere che le curve sperimentali risaltassero tutte approssimativamente della massima ampiezza eonsentita dalle dimensioni del cilindro girevole attorno eui era avvolta la carta sensibile, senza che per questo venisse a mancare la possibilit~ del confronto sotto il punto di vista particolare del lore andamento.
Poich~, come dissi, mi proponevo anche di determinare l'ammontare del 1~[. S. rispetto al ~r T., cosl tutte queste curve, come nel mio studio preeedente, furono costruite quando la bobina eompensante si trovava nella posizione pih adatta per equilibrare, all'atto della chiusura del cireuito, l'azione dovuta alia bobina magnetizzante; ci6 ehe perb non sarebbe stato as- solutamente necessario, quando si avesse avuto di mira sol- tanto lo studio dell'andamento del M. S. ').
i) Infatti se ad es. la bobina compensante fosse, alla chiusura del cir- cuito, leggermente in eccesso, basterebbe traseurare, nella estensione o anche solo nella correzione della curva, il tratto corrispondente al tempo, durante il quale l'eecesso perdura o poeo pih.
382 A. BER~I~t
E con clb oltre alla d e t e r m i n a z i o n e del M. S. mi era possibile la determinazione del Magnetismo I s t a n t a n e o (M. I.), e eonse- g u e n t e m e n t e del M. T. eorrispondente alla somma (M. S. -}-- ~ . I . ) Su tale suddivisione del l~. T. in 3~[. S. e in IV[. I. si po- trebbe perb m u o v e r e u n a obbiezione; ma siecome non ten- derebbe ad infirmare le conelusioni in merito all'andamento del !~[. S., di cui mi occupo eselusivamente in questa part%
bensl quelle relative all'ammontare del M. S., ritengo pifl op- p o r t u n e r i p a r l a r n e nella prossima nota.
w 3. ~ L ' a g o adoperato in queste esperienze era costitulto da un file di a c d a i o lunge 9 ram., reso al solito aperiodico mediante immersione nell'olio di vasellina da uno s m o r z a t o r e ad esso congiunto.
L a e u r v a dell'ago, mtto la sola azione della componente orizzontale del eampo terrestre, fu d e t e r m i n a t a con deviazione iniziale di 20 e 30' e risult5 molto bene rappresentabile colla equazione :
(0) q~ = A, e ~ -t- t A~ e ~'~ ~) dove k - - - - 1,43.
k ehe e n t r a n o Di conseguenza i valori dei r a p p o r t i e ~ ,
nella correzlone dell'errore dovuto all'inerzia dell'ago '), risul- tano rispottivamente 1.39 e 0.49.
w 4. 0 Q u a n t o alla smagnetizzazione dei eampioni, neees- saria per sottoporli alia esperienza il pii, possibile sempre nelle identiche condizioni iniziali, questa riusciva molto difficile, spe- cialmente dope dl a v e r e operate con eampi intensi, ed in parti- eolare pel campione in forma di s b a r r a : non potendomi accon- t e n t a r e di ottenere il ritorno a zero dell'ago del m a g n e t o m e t r o (ossia un e a m p o esterno hullo), ma dovendo a c c e r t a r m i ehe non rimanesse tendenza alia magnetizzazione in a n sense piut- tosto che nell'altro; clb ehe aceade quando la magnetizzazione d ' u n o strato superficiale eompensa l' effetto di uno strato piil profondo.
') A. Bernini, N. Cimento, Ottobre 1911, Cape II, w 1. ~
') H, p e k rappresentano rispettivamente la componente orizzontale del Magnetismo terrestre, lo smorzamento, ed il memento di inerzia dell'ago.
SUL MAGNETISMO SUSSEGUEbTTE I)EL FERRO 383 A rendere possibile l'operazione, oltre al solito metodo di fare pcrcorrere ai campioni cicli di magnetizzazione entro li- miti sempre pi~ ristretti della forza magnetizzante, sono ri- corso all'espediente di dare alternativamente, sull' una e sul- l'altra delle testate del campione, dei colpi secchi, con intensitg decrescente: e non di rado ho dovuto ricorrere alla ricottura al rosso vivo. Questa perb, anche indipendentemente da cib, veniva effettuata una volta almeno ogni quindici giorni, allo scopo di rendere traseurabi[e la nora azione del tempo decorso dalla ricottura.
Mi accertavo poi del ricolloeamento dei campioni neIla primitiva posizione entro la bobina magnetizzante esaminando con micrometro oeulare~ fissato sulla piattaforma della bobina stessa, la posizione di un indiee, che nel caso del fascio di fili era segnato sulla parte sporgente del filo di ottone unito al fascio stess% e nel case della sbarra era ugualmente segnato su un grosso filo di ottone, avvitato e poi battuto a quell~
estremitg del campion% ehe risultava opposta al magnetometro.
Non ho creduto di tenere conto delle variazioni di tem- peratura dovute al fatto che le esperienze sono continuate per diverse epoche dell' anno, perch~ l'intervallo di temperatura ambiente non superb i diecl gradi. E pure ho giudicato tra- scurabili lo spostamento dei poli al variare dell'intensits del campo inducente e i l r i t a r d o nella magnetizzazione prodotto dalle correnti indotte nella massa magnetica dei campioni:
cause di erroro che, in ogni caso, non avrebbero potuto influen- zare il :M. S. nei riguardi del suo andamento.
CAPo TE~ZO.
Risultati sperimentali.
w 12 Campione in jorma di sbarra.
L a prima serie di esperienze fu eseguita sul campione in forma di sbarra coi campi corrispondenti a 0.2~ 8 e 20 Unitg.
Dieo subito che le tre curve ricavate sperimentalmente, dopo eorrette nel solito modo, riuscirono molto bene rappresentabili colla nota equazione (x). :Non apparve invece nemmeno grosso-
~<e,i.~ VL VoL V// 25
384 A. BERI~IINI
lanamente soddisfatta la relazione che indieammo con
(y)
fra i valori del eampo e quelli relativi di )..Sperimentai poscia ad intervalli di campo pih ristretti, e costruii ciob altre cinque carve col campi corrispondenti a 0.6, 1.7, 6, 10 e 15 Unitk. Ancor queste, dopo la-sollta correzione, risultarono rappresentabili colla (x); ma i rispettivi valori di X non mostrarono relazione aleuna con quelli del eampo; co- sicch~ il verifiearsi cosl bene della relazione
(y)
pel eampione di Ferro di Germania helle mie prime ricerehe, pareva do- versi attribuire ad una coincidenza fortuita.Credetti perb opportuno di non fermarmi su questa con- siderazione; e, per quanto le esperienze fossero assai laboriose, ripresi a sperimentare con camPi molto deboli, e prossimi a quelli eoi quali la (y) si era mostrata valida pel campione di Germania studiato nelle primitive ricerehe. Costrut cosl, nel- l'intervallo di eampo compreso fl'a 0.1 e 0.2 Unit~, a ltre cin- que curve.
Orbene, dopo la solita correzione, non soltanto constatai che esse erano bene rappresentabili colla equazlone (x); ma trovai pure che i valori di ). relativi ai diversi campi verifi- cavano la relazione (y).
Di fronte ai valori dei campi, nella seguente tabella l raccolgo i valori relativi di A e di k per tutte le curve che ho costruito con questo primo campione. In essa i valori di A sono, come helle note precedenti, espressi in cm. di sposta- mento della macchietta luminosa sulla carta sensibile avvolta sul cilindro girevole, dlstante 250 cm. dallo specchio del ma- gnetometro. Causa per6 la diversa posizione a cui, come gi~ sl dlsse al capo secondo, veniva portata la bobina magnetizzante per la costruzione delle diverse curve, questi valori, non sono senz'altro confrontabili fra loro; nello stesso modo che non sono confrontabili, quanto all' ampiezza, le curve, che perei6 ho ritenuto inutile riprodurre.
S U L M A G N E T I S M O S U S S E G U E l q T E D E L F E R R O 385 TABELLA I .
Campo A X Scarto
massimo 0.01 17.2 0.39 + 3 ~ 0.02 16.5 0.54 + 4 ~ 0.04 18. 0.83 + 3 . 9 ~) 0.06 16.5 1. - - 3,5 ~ 0.1 20.2 1.32 - - 4 . ~) 0.2 19.6 1.70 + 4 . 5 ~) 0.3 17.5 2.09 - - 3 . 3 , 7 0.4 20.8 2.18 + 3 . 9 ) )
Campo A X Scarto
massimo 0.6 21.3 2.30 + 4 . 2 ~ 1.5 17. 2.95 - - 3 . 8 ~ 6 20. 3.50 - - 4.3 ~, 8 22.5 3.65 - - 3 . 0 ), 10 21.5 3.80 - - 4 9 ~ 15 20.1 4.16 + 2 . 7 , 7 20 18.5 4.95 ~ 4 . 2 ~
Dall'esame di questi risultati appare p e r t a n t o dimostrata la estendibilit{~ della equazione (x) fino al campo di 20 Unitk.
Q u a n t o alia relazione (y) fi'a ). e il campo, essa si mostra sod- disfatta anche con questo campion% ma soltanto fino al campo corrispondente a 0.3 U n i t k circa.
Si pu6 infatti n o t a t e nella seguente tabella II, che le dif=
ferenze percentuali 5 fra i valori dl ), della tab. I, e quelli ),,, calcolati nell'ipotesi t h e si verificasse la relazione (y), risultano relativamente piecole fino al eampo 0.3;
Campo ). ~,,
0.01 0.39 0.408 0.02 0.54 0.56 0.04 0.83 0.80 0.06 1. 1.
0 . I 0 1.32 1.26
T A B E L L A II,
A Campo
- - 2 . 5 ~ 0.2
- - 3.5 >~ 0.3
+ 3.8 >, 0.4
0 0.6
+ 4 . 7 ~)
X ).~ h
1.7 1.78 - - 4 . 4 o/ l0 2.09 2.18 - - 4 . 5 >>
2.18 2.52 - - 1 3 . 2 ~ 2.3 3.09 - - 2 2 . 7,
: : :
ma gik pel campo 0.6 la A ~ molto grande, e pifl g r a n d e di- v e n t e r e b b e coi eampi pifl intensi, t h e per brovit~ ho rispar- miato ').
') Nella tabella VII delia mia memoria citata (N. Cfmento ot~obre 1911), in cui raccolsi i valori ricavati per ~. col campioni di diverse qua- lit/t a parit~ di altre condizioni, risulta che, con campione di Ferro Svedese
386 x. ~Ea~I~I
l~eglio che non dalla tab. 1, una idea ehiara dell'anda- mento generale di k si acquista osservando la eurva A della figura costruita prendendo per aseisse i valori del campo
,0
~ L , L
:Y
9 , , , ,
g
, Z
f
f L
J ~
qg
di massa 160 gr. e per campo 0,07, ), 6 uguale a 0,91. I1 valore di ), per lo stesso campo, t h e si r i c a v e r e b b e con interpolazione dalla tab. 1 sopra r i p o r t a t a per i[ campione della stessa qualit~ m a di massa moggiore (205 gr.), s.~rebbe a l q u a n t o pi~ grande~ e compreso fra 1 e 1.32, Non sarebbe privo di i n t e r e s s e ] i l ricercare, con qualche a l t r a esperienza sopra campioni di massa minore~ se esiste u n a eve'ntuale relazione fra ~, e la massa.
S U L M A G N E T I S M O S U S S E G U E N T E D E L F E R R O 387 ( g r a d u a z i o n e esterna), e p e r ordinate quelli relativi di k. Si pub cosl molto bene n o t a r e che verso il eampo di 6 U n i t s la c u r v a p r e s e n t a di caratteristico u n a inversione.
w 2. 0 Campione in forma di fascio di fili.
Poichb dalle esperienze sul campione in s b a r r a la (y) si era verifieata soltanto con c a m p i deboli, incominciai sul faseio di fili u n a p r i m a sei'ie di esperienze col campi 0.1, 0.2 e 0.3; e c o n s t a t a i che le tre c u r v e r e l a t i v e soddisfaeevaDo e g r e g i a m e n t e
sia all'equazione (x) che alia relazione ( y ) t ) .
P r o s e g u i allora col campi 0.4, 0.6 e 0 . 8 ; e constatai che, m e n t r e la (x) si m o s t r a v a a b b a s t a n z a bene verificata per tutte le curve, la (y) non lo e r a pi/x per la c u r v a eorrispondente al c a m p o 0.8. P e r u u ' a l t r a c u r v a poi, o t t e n u t a con campo 1, e p u r e r a p p r e s e n t a b i l e colla (x), la (y) a p p a r v e in difetto mag- giormente.
R i t e n n i allora di poeo interesse il p r o s e g u i r e le espericnze pet" pieeoli intervalli di c a m p o e costrul solamente altre due c u r v e : l'una con c a m p o 10 e l ' a l t r a can c a m p o 20. :Entrambe verificarono la (x), ma, come p a r e v a cloversi p r e v e d e r e , non ve-
rifiearono la (y).
Nella tabella I I I che segue sono riportati i dati relativi a t u t t e queste curve, insieme agli scarti massimi osservati per la verifica della (x),
Campo A k
0.1 18.5 1.09 0.2 19.3 1.4 0.3 17.9 1.81 0.4 18.1 2.12
TABELLA I I I . Scarto Campo massimo
- I - 4 . 3 ~ 0.6 - - 2 . )> 0.8 - - 3 . 8 ~ 1.
-1-3.3 >~ 10 2O
_A. ), Scarto massimo 18.6 2.45 - - 4 . 1 ~ 18.3 2.64 - - 2 . 8 ~>
19.5 2.72 -+-1.5 ~>
17.5 4.25 -I- 3.9 ~, 19.8 5,45 - - 4 . 4 , >
') Credo bene notare, per l'interesse ehe apparirs nelle prossime note, che la posizione della bobina magnetizzante, per la costruzione della curva col campo 0.1, era la medesima di quando, per lo stesso campo, fa
~.ostruita la curva del M. S col eampione in forma di sbarra.
388 a. BERXI~I
e nella tabella I V sono raccolte le differenze pereentuali h ri- sultanti dal confronto dei valori X con quelli di )'l che si sonc~
caleolati supponendo verificata la (y).
TABELLA I V .
B ). ~,, A
0.1 1.09 1.04 -I- 4.2
~
0 2 1.4 1.47 - - 4 )>
0.3 1.81 1.81 -I- 0 ,>
0.4 2.12 2.09 + 1.5 ~
0.6 2.45 2.56 - - 4.5 ,>
0.8 2.64 2.96 - - 11 ~>
1. 2.72 3.31 - - 17 ~>
Queste d i v e r g e n z e h comlnciano ad essere troppo sentite gig col eampo 0.8. I1 limite superiore di eampo in eui si ve- rifica la (y) b perb pilk elevato che non col campione in forma di sbarra. S a r e b b e forse interessante estendere lo studio anche su eampioni m a g g i o r m e n t e suddivisi, aventi perb sempre l a stessa massa.
L ' a n d a m e n t o generale di )v, che sl osserva in modo chiaro helle c u r v e B della fig. 1, b molto somigllante a quello delia c u r v e A, e come per A l'inversione si presenta circa al campo 6.
L e c u r v e A' e B', a eui si riferisce la g r a d u a z i o n e in- t e r r a nell'asse dei campl, non sono poi altro che quei tratti delle A e B risultanti sovrapposti, r i p o r t a t i in scala maggiore.
Si note cosl, come si deduce anehe dal confronto delle tabell%
che le due c u r v e sl tagliano circa al vatore 0,45 del campo.
CAPO QUARTO.
Conelusioni.
I risultati delle esperienze qul b r e v e m e n t e deseritte ei con- sentono p e r t a n t o di giungere alle seguenti conelusioni:
S U L ~ I A G I ~ E T I S M O S U S S E G U E N T E ] ) E L F E R R 0 389 a) Per caraTi fino a 20 Unit~, la legge dell" andamento del Magnetismo Susseguente dei nostri due camTionl di ferro Svedese ~ sempre bene raTpresentabile coll'equazione
3
b) _Per camTi molto deboli, inferiori a 0.5 Unit&, i va- lori di )~ della equazione (x) si mostrano T i ~ piccoli nel caso del campione in fili, che non nel caso del cam pione in f o r m a di sbarra della stessa massa e qualith : Ter camTi pi~t intensi risulta invece il contrario.
c) L" andamento dei valori di ~ Ter camTi deboli ~ bene q'aTpresentabile coll" equazione (y) . . . . ~ B ~ - - k )~, dove B ~ il cam2o e k una costante diTendente dalle condizioni del cam- Tione ; Ter eampi intensi k cresce sempre col campo~ ma con legge non definita, e la curva del suo andamento subisce verso il campo 6 una inversione.
Dal Laboratorio di Fisica
de1 R. Istituto tecnico di Pavia.
