Elettromagnetismo

L’elettricità e il magnetismo sono stati a lungo considerati forze separate. Non è stato fino al 19 ° secolo che sono stati finalmente trattati come fenomeni correlati. Nel 1905 Albert Einstein speciale teoria della relatività stabilito al di là di ogni dubbio che entrambi sono aspetti di un fenomeno comune. A livello pratico, tuttavia, le forze elettriche e magnetiche si comportano in modo molto diverso e sono descritte da equazioni diverse. Le forze elettriche sono prodotte da cariche elettriche a riposo o in movimento., Le forze magnetiche, d’altra parte, sono prodotte solo spostando le cariche e agiscono esclusivamente sulle cariche in movimento.

I fenomeni elettrici si verificano anche in materia neutra perché le forze agiscono sui singoli costituenti carichi. La forza elettrica in particolare è responsabile della maggior parte delle proprietà fisiche e chimiche di atomi e molecole. È enormemente forte rispetto alla gravità., Ad esempio, l’assenza di un solo elettrone su ogni miliardo di molecole in due persone di 70 chilogrammi (154 libbre) in piedi a due metri (due iarde) di distanza li respingerebbe con una forza di 30.000 tonnellate. Su una scala più familiare, i fenomeni elettrici sono responsabili dei fulmini e dei tuoni che accompagnano certe tempeste.

Le forze elettriche e magnetiche possono essere rilevate in regioni chiamate campi elettrici e magnetici. Questi campi sono fondamentali in natura e possono esistere nello spazio lontano dalla carica o dalla corrente che li ha generati., Sorprendentemente, i campi elettrici possono produrre campi magnetici e viceversa, indipendentemente da qualsiasi carica esterna. Un campo magnetico mutevole produce un campo elettrico, come il fisico inglese Michael Faraday ha scoperto nel lavoro che costituisce la base della generazione di energia elettrica. Al contrario, un campo elettrico mutevole produce un campo magnetico, come ha dedotto il fisico scozzese James Clerk Maxwell. Le equazioni matematiche formulate da Maxwell incorporavano fenomeni di luce e onde nell’elettromagnetismo., Ha dimostrato che i campi elettrici e magnetici viaggiano insieme attraverso lo spazio come onde di radiazione elettromagnetica, con i campi mutevoli che si sostengono reciprocamente. Esempi di onde elettromagnetiche che viaggiano nello spazio indipendentemente dalla materia sono onde radio e televisive, microonde, raggi infrarossi, luce visibile, luce ultravioletta, raggi X e raggi gamma. Tutte queste onde viaggiano alla stessa velocità-vale a dire, la velocità della luce (circa 300.000 chilometri, o 186.000 miglia, al secondo)., Differiscono l’uno dall’altro solo nella frequenza alla quale oscillano i loro campi elettrici e magnetici.

Le equazioni di Maxwell forniscono ancora una descrizione completa ed elegante dell’elettromagnetismo fino alla scala subatomica, ma non inclusa. L’interpretazione del suo lavoro, tuttavia, è stata ampliata nel 20 ° secolo., La teoria della relatività speciale di Einstein fuse i campi elettrici e magnetici in un unico campo comune e limitò la velocità di tutta la materia alla velocità della radiazione elettromagnetica. Durante la fine del 1960, i fisici hanno scoperto che altre forze in natura hanno campi con una struttura matematica simile a quella del campo elettromagnetico. Queste altre forze sono la forza forte, responsabile dell’energia rilasciata nella fusione nucleare, e la forza debole, osservata nel decadimento radioattivo dei nuclei atomici instabili., In particolare, le forze deboli ed elettromagnetiche sono state combinate in una forza comune chiamata forza elettrodebole. L’obiettivo di molti fisici di unire tutte le forze fondamentali, inclusa la gravità, in un’unica grande teoria unificata non è stato raggiunto fino ad oggi.

Un aspetto importante dell’elettromagnetismo è la scienza dell’elettricità, che si occupa del comportamento degli aggregati di carica, compresa la distribuzione della carica all’interno della materia e il movimento della carica da un luogo all’altro., Diversi tipi di materiali sono classificati come conduttori o isolanti in base al fatto che le cariche possano muoversi liberamente attraverso la loro materia costitutiva. La corrente elettrica è la misura del flusso di cariche; le leggi che governano le correnti nella materia sono importanti nella tecnologia, in particolare nella produzione, distribuzione e controllo dell’energia.

Il concetto di tensione, come quelli di carica e corrente, è fondamentale per la scienza dell’elettricità., La tensione è una misura della propensione della carica a fluire da un luogo all’altro; le cariche positive generalmente tendono a spostarsi da una regione di alta tensione a una regione di tensione inferiore. Un problema comune nell’elettricità è determinare la relazione tra tensione e corrente o carica in una data situazione fisica.

Questo articolo cerca di fornire una comprensione qualitativa dell’elettromagnetismo e un apprezzamento quantitativo per le grandezze associate ai fenomeni elettromagnetici.