L' elettromagnetismo è una forza tra le più importanti, poiché insieme a quella gravitazionale, il nucleare forte e il nucleare debole fa parte delle forze fondamentali dell'universo, che sono quelle che non possono essere spiegate in termini di forze più fondamentali. Questa forza colpisce solo i corpi carichi di elettricità ed è responsabile delle trasformazioni chimiche e fisiche di atomi e molecole. L'elettromagnetismo è presente quotidianamente, sia nei fenomeni naturali che artificiali.
Cos'è l'elettromagnetismo
Sommario
Quando parliamo del termine elettromagnetismo in fisica, ci si riferisce alla congiunzione di fenomeni elettrici e magnetici, nonché all'interazione di entrambe le forze. Questo ha un effetto su liquidi, gas e solidi.
In natura, elettromagnetismo è presente in fenomeni quali onde radio dalla via lattea, radiazione infrarossa da corpi a temperatura ambiente, radiazione ultravioletta luce del sole, raggi gamma, boreale e australes, tra gli altri.
D'altra parte, l'applicazione dell'elettromagnetismo nella vita di tutti i giorni è diversa. È il caso della bussola, il cui movimento degli aghi è generato dai principi magnetici polari e quelli elettrici dall'interazione del meccanismo e dell'attrito che si origina. La campana, la chitarra elettrica, il motore elettrico, i trasformatori, le microonde, le pendrive, i microfoni, gli aeroplani, le fotocamere digitali, i cellulari, i termometri, le placche, le macchine ad ultrasuoni, i modem, i tomografi, sono alcuni degli oggetti più noti in cui si verifica questo fenomeno. e questo, nelle applicazioni pratiche, esemplifica cos'è l'elettromagnetismo.
Qual è il campo elettromagnetico
È un campo sensoriale fisico in cui interagiscono particelle elettriche prodotte da corpi o oggetti caricati elettricamente. In questo campo c'è una quantità di energia elettromagnetica. Ma per comprendere meglio il concetto, è importante capire come e perché si generano il campo elettrico e il campo magnetico.
Il campo elettrico si verifica quando ci sono differenze di tensione e maggiore è la tensione, maggiore è il campo. Questo, quindi, è lo spazio in cui agiscono le forze elettriche. Conoscere la portata del campo elettrico consentirà di conoscere il livello di intensità e cosa succede con una carica in una certa parte del campo, indipendentemente dal fatto che non si sappia cosa la causa.
Da parte sua, il campo magnetico proviene da correnti elettriche, e maggiore è la corrente, maggiore è il campo. È l'agitazione che il magnete produce nella regione circostante, come lo influenza e in quale direzione. È rappresentato da linee di campo che vanno dall'esterno del polo nord al polo sud del magnete e all'interno dal polo sud al polo nord. Dette linee non si intersecheranno mai, quindi si separano tra loro e dal magnete, parallele e tangenziali alla direzione del campo nei punti.
Qual è lo spettro elettromagnetico
È l' insieme delle energie elettromagnetiche delle onde, cioè tutte le radiazioni elettromagnetiche che vanno da quelle di lunghezza d'onda minore (raggi X, raggi gamma), radiazioni ultraviolette, radiazioni luminose e infrarosse, a quelle di maggiore lunghezza (onde radio).
Lo spettro di un oggetto o fluido sarà la distribuzione caratteristica della sua radiazione elettromagnetica. C'è una teoria secondo cui il limite della lunghezza d'onda più corta è approssimativamente la lunghezza di Planck (una misura della lunghezza subatomica) e il limite superiore della lunghezza d'onda lunga è la dimensione dell'universo stesso, anche se lo spettro è continuo e infinito.
Equazioni di Maxwell
James Maxwell è riuscito a formulare la teoria elettromagnetica, che comprende elettricità, magnetismo e luce come diverse espressioni dello stesso fenomeno. Questa ipotesi sviluppata dal fisico è stata chiamata la teoria classica della radiazione elettromagnetica.
Sin dai tempi antichi, scienziati e persone hanno osservato con fascino fenomeni elettromagnetici, come l'elettrostatica, il magnetismo e altre manifestazioni all'interno di questo campo, ma non è stato fino al 19 ° secolo, quando grazie al lavoro di diversi scienziati, sono stati in grado di spiegare parte dei pezzi che componevano il puzzle dell'elettromagnetismo come è conosciuto oggi.
Fu Maxwell a unificarli tutti in quattro equazioni: la legge di Gauss, la legge di Gauss per il campo magnetico, la legge di Faraday e la legge di Ampère generalizzata, che hanno contribuito a definire cos'è l'elettromagnetismo.
1. Legge di Gauss: descrive come le cariche influenzano il campo elettrico e stabilisce che queste cariche sono sorgenti di campo elettrico fintanto che sono positive, o lo riducono se sono negative. Quindi, cariche simili tendono a respingere e cariche diverse tendono ad attrarsi. Questa legge stabilisce anche che il campo elettrico si indebolirà con la distanza sotto la legge quadratica inversa (l'intensità è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dal centro di origine), e dotandolo di proprietà geometriche.
2. Legge del Magnetismo di Gauss: afferma che né sorgenti né pozzi esistono all'interno del campo magnetico, quindi, non ci sono cariche magnetiche. In assenza di sorgenti e pozzi, i campi magnetici generati dagli oggetti devono chiudersi su se stessi. Ecco perché, se un magnete viene diviso a metà, il campo magnetico si chiuderà nell'area in cui è stato tagliato, quindi verranno creati due magneti con due poli ciascuno. Ciò suggerisce che i monopoli sulla terra sarebbero impossibili.
3. Legge di Faraday: dice che se un campo magnetico cambia nel tempo, questo lo attiverà chiudendosi. Se aumenta, il campo elettrico sarà orientato in senso orario, se diminuisce sarà orientato nella direzione opposta. È quindi vero che non solo le cariche e i magneti possono influenzare i campi, ma anche l'un l'altro, in entrambe le direzioni.
All'interno di questa legge si osserva l'induzione elettromagnetica, che è la produzione di correnti elettriche da campi magnetici che variano nel tempo. Questo fenomeno produce forza o tensione elettromotrice in un corpo esposto a un campo magnetico e, poiché detto oggetto è conduttivo, viene prodotta la corrente indotta.
4. Legge di Ampère: spiega che un campo elettrico con cariche in movimento (corrente elettrica) attiva il campo magnetico chiudendosi. La corrente elettrica è molto utile, poiché con essa si possono creare magneti artificiali, facendo passare detto elemento attraverso una bobina e, avendo un campo magnetico, che fa sì che maggiore è l'intensità della corrente, più l'intensità sarà amplificata. intensità del campo magnetico. Questo tipo di magnete è chiamato elettromagnete e la maggior parte dei campi magnetici del pianeta vengono generati in questo modo.
Rami dell'elettromagnetismo
Per comprendere appieno cos'è l'elettromagnetismo, è necessario comprendere le diverse manifestazioni di questi fenomeni elettromagnetici: elettrostatica, magnetostatica, elettrodinamica e magnetismo.
Elettrostatica
L'elettrostatica si riferisce allo studio dei fenomeni elettromagnetici che hanno origine in corpi carichi elettricamente (ha un eccesso - carica positiva - o mancanza - carica negativa - di elettroni negli atomi che lo compongono) a riposo.
È noto che se gli oggetti carichi di elettricità hanno elettroni in eccesso negli atomi che li compongono, allora avranno una carica positiva e avranno una carica negativa quando sono carenti.
Questi corpi esercitano forze l'uno sull'altro. Quando un oggetto carico è soggetto a un campo appartenente a un altro oggetto carico, sarà soggetto a una forza proporzionale all'ampiezza della sua carica e a quella del campo nella sua posizione. La polarità della carica deciderà se la forza sarà attrattiva (quando sono diverse) o repulsiva (quando sono uguali). L'elettrostatica è utile per lo studio e l'osservazione delle tempeste elettriche.
Il magnetismo
È il fenomeno mediante il quale i corpi si attraggono o si respingono a seconda del tipo di carica che hanno. Tutti i materiali esistenti saranno più o meno influenzati in base alla loro composizione, ma l'unico magnete conosciuto in natura è la magnetite (che è un minerale composto da due ossidi di ferro e ha la proprietà di attrarre ferro, acciaio e altri organismi).
I magneti hanno due aree in cui le forze si manifestano con maggiore ampiezza, situate alle estremità e sono chiamate poli magnetici (nord e sud).
La proprietà fondamentale dell'interazione tra i magneti è che i loro poli simili si respingono, mentre i diversi si attraggono. Questo perché questo effetto è correlato alle linee del campo magnetico (dal polo nord al sud), e quando due opposti si avvicinano, le linee saltano da un polo all'altro (aderiscono), questo effetto si ridurrà come la distanza tra i due è maggiore; Quando due poli uguali si avvicinano, le linee iniziano a comprimersi verso lo stesso polo e, se vengono compresse, le linee si espandono, in modo che entrambi i magneti non possano avvicinarsi e respingersi l'un l'altro.
Elettrodinamica
Studia i fenomeni elettromagnetici dei corpi carichi in movimento e dei campi elettrici e magnetici variabili. Al suo interno ci sono tre suddivisioni: la classica, la relativistica e la quantistica.
- Il classico include altri effetti, come l'induzione e la radiazione elettromagnetica, il magnetismo e l'induzione e il motore elettrico.
- Il relativista stabilisce che, avendo un osservatore che si sposta dal proprio sistema di riferimento, misurerà diversi effetti elettrici e magnetici dello stesso fenomeno, poiché né il campo elettrico né l'induzione magnetica si comportano come grandezze fisiche vettoriali.
- Quantum descrive l'interazione tra bosoni (particelle che trasportano l'interazione) e fermioni (particelle che trasportano materia) e viene utilizzato per spiegare le strutture atomiche e le relazioni tra molecole complesse.
Magnetostatica
È lo studio dei fenomeni fisici in cui intervengono nel tempo campi magnetici costanti, cioè sono stati prodotti da correnti stazionarie. Ciò include l'attrazione che il magnete e l'elettromagnete hanno su ferro e metalli diversi. I fenomeni prodotti in quest'area sono caratterizzati dalla creazione di un campo magnetico attorno al corpo magnetizzato che perde intensità con la distanza.
Cosa sono le onde elettromagnetiche
Sono onde che non necessitano di un mezzo materiale per la loro propagazione, quindi possono viaggiare nel vuoto e ad una velocità costante di 299.792 chilometri al secondo. Diversi esempi di questi tipi di onde sono la luce, le microonde, i raggi X e le trasmissioni televisive e radiofoniche.
Le radiazioni dello spettro elettromagnetico presentano diffrazione (deviazione quando si ottiene un oggetto opaco) e interferenza (sovrapposizione di onde), che sono le proprietà tipiche del moto ondoso.
L'applicazione delle onde elettromagnetiche ha avuto un forte impatto sul mondo delle telecomunicazioni rendendo possibile la comunicazione wireless tramite onde radio.
Cos'è la radiazione elettromagnetica
È la propagazione delle particelle elettriche e magnetiche che oscillano, e dove ciascuna genera un campo (elettrico e magnetico). Questa radiazione provoca onde che possono propagarsi attraverso l'aria e il vuoto: onde elettromagnetiche.
