Elettromagnetismo

L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e magnetica e le loro correlazioni.

La materia è costituita da atomi, formati da un nucleo, costituito da Protoni e Neutroni, carico positivamente, ed un certo numero di Elettroni, carichi negativamente, di numero pari al numero di protoni, che girano intorno al nucleo equilibrando elettricamente l’atomo stesso.

La teoria elettromagnetica fu elaborata nella sua forma finale da James Clerk Maxwell,

Secondo l'ipotesi di Maxwell, il campo elettrico e il campo magnetico sono legati l'uno all'altro e costituiscono un'unica entità: il campo elettromagnetico.

L'ipotesi di Maxwell consente di prevedere l'esistenza delle onde elettromagnetiche

Il legame tra elettricità e magnetismo è stato compreso a piccoli passi grazie alle scoperte di diversi scienziati.

Il “Campo” è una porzione di spazio dove valgono regole ben precise (anche per un campo di calcio è la stessa cosa, all’interno valgono regole stabilite e tutti coloro che vogliono giocare una partita, devono attenersi a tali regole).

Mettendo una carica elettrica in un punto, lo spazio intorno cambia, diventa diverso da quello che era prima. Ogni punto dello spazio circostante acquista la proprietà, che inizialmente non aveva, di attrarre o respingere altri corpi carichi.

Le modificazioni dello spazio provocate dalla presenza di cariche sono espresse dal concetto di campo elettrico.

Per visualizzare un campo elettrico si usano le linee di forza. Esse consentono di individuare la direzione e il verso della forza dovuta al campo elettrico.

Un campo magnetico è lo spazio circostante un magnete in cui agisce la forza magnetica.

I magneti possiedono due poli: un polo nord e un polo sud.

Se mettiamo uno accanto all'altro per i poli due magneti, questi si respingeranno se i poli sono uguali (nord con nord sud con sud); se, invece, i poli sono opposti i magneti si attireranno.

Appoggiando della limatura di ferro sopra ad un foglio di carta, sotto al quale sono presenti delle calamite, la limatura di ferro rivela le linee di forza dei campi magnetici attorno ai poli opposti e ai poli uguali.

Ogni particella elementare (elettrone, fotone), si muove con una velocità nel vuoto ovviamente pari a quella della luce (300.000 km/s), descrivendo un movimento ondulatorio periodico, cioè in forma grafica assume la forma di un’onda che si sposta in linea retta con una direzione e un verso.

Contemporaneamente genera anche un capo magnetico, le cui linee di forza sono perpendicolari al campo elettrico, conservando direzione e verso.

Alla propagazione delle onde è associato il trasporto di energia elettromagnetica o radiante, che è sempre direttamente proporzionale alla frequenza, cioè al numero di oscillazioni compiute ogni secondo dalla particella.

Grandezze caratteristiche delle onde elettromagnetiche

Dell'onda elettromagnetica possiamo definire alcuni parametri caratteristici:

-         La lunghezza d'onda λ (lambda) rappresenta la distanza tra i punti corrispondenti di due onde successive (per esempio la distanza tra due creste successive). La sua unità di misura è il metro (o uno dei suoi sottomultipli);

-         L'ampiezza d'onda A è la distanza del massimo della cresta dall'asse di propagazione dell'onda. La sua unità di misura è il metro (o uno dei suoi sottomultipli) ed è espressione della potenza della particella;

-         La frequenza ν (ni) è il numero delle oscillazioni dell'onda in un secondo. La sua unità di misura è l'Hertz (Hz).

L'Hertz esprime il numero di eventi che si verificano in 1s: Hz = X/s, (in questo caso X esprime il numero di volte che si propone una cresta dell'onda in un secondo).

La velocità di propagazione c, che assume valori diversi a seconda del mezzo in cui essa si propaga. Nel caso della luce che si propaga nel vuoto, c = 3 · 10⁸ m/s ovvero c = 300000 Km/s.

Lunghezza d'onda, frequenza e velocità di propagazione sono legate tra loro dalla seguente relazione matematica:

c= λ * ν