Cos’è l’elettromagnetismo
E’ l’unione tra il magnetismo e l’elettricità, quindi dei rapporti che esistono tra il campo
magnetico e il campo elettrico e come l’uno genera l’altro.
Per studiare meglio le caratteristiche facciamo uso delle equazioni di Maxwell che
definiscono proprio la presenza di un campo elettromagnetico e di onde elettromagnetiche.
Le equazioni esprimono che la dinamica dei campi è determinata dalle cariche.
Cos’è un circuito
Un circuito è un sistema elettromagnetico nel quale si possono distinguere più componenti
diversi, che possono essere ad esempio condensatori, induttori, resistori.
Essendo un circuito elettrico un sistema elettromagnetico, per esso devono valere sempre e
comunque le equazioni di Maxwell; è dunque certamente possibile, dato un circuito elettrico
e relativi generatori, calcolare le possibili correnti o differenza di potenziale usufruendo delle
equazioni di Maxwell per il sistema di volta in volta assegnato.
Tuttavia sono ben note anche altre leggi, per esempio le leggi di Kirchoff, di Ohm, ecc. che
possono essere utilizzate per ricavare le equazioni di Maxwell.
La produzione di onde elettromagnetiche in un circuito segue degli step:
- Un generatore di corrente alternata collegata ad un'antenna crea cariche alle
estremità dell’antenna e un campo elettrico nello spazio a forma d’onda.
- Contemporaneamente viene generato un campo magnetico perpendicolare al campo
elettrico e alla direzione di propagazione e la loro direzione di può stabilire con la
regola della mano destra
Prima equazione di Maxwell (1873)
Esprime la relazione presente tra il flusso di un campo elettrico E e una superficie chiusa
con all’interno una carica q in un campo elettrico ed è legato al teorema di Gauss che
descrive il comportamento del flusso in un campo vettoriale.
Il flusso sappiamo che è proporzionale alle linee di campo ed è il rapporto tra la sommatoria
delle cariche e la epsilon 0. Inoltre non dipende dalla posizione della carica ma dalla sua
intensità e dalla direzione delle linee di campo (linee uscenti, flusso positivo e viceversa).
Se noi prendessimo all’interno della superficie sferica una porzione di area A attraversata
dal campo elettrico E, il flusso in quella zona è uguale al prodotto tra il campo elettrico, l’area
e il coseno dell’angolo e quindi il flusso totale è la somma di tutte le piccole aree che danno
proprio l’intera superficie della sfera.
Φ(𝐸)=𝐸*𝐴*𝑐𝑜𝑠α → Φ(𝐸)= ∫ 𝐸*𝑑𝑠= Σ𝑞
ε𝑜
Seconda equazione di Maxwell
Esprime esattamente lo stesso concetto del teorema precedente ma per il campo
magnetico, con la differenza che però il flusso di un campo magnetico B attraverso una
superficie chiusa è nullo perché non esistono cariche magnetiche isolate che danno origine
a linee di campo.
Φ(𝐵)=∫𝐵*𝑑𝑠=0
Terza equazione di Maxwell
Esprime il concetto di circuitazione del campo elettrico lungo un percorso chiuso sfruttando
la legge di Faraday-Lenz (la quale stabilisce che la fem è proporzionale alla variazione
temporale del flusso del campo B nel circuito, dove il segno meno indica che essa genera
