elettromagnetismo

Fisico

2022

Spieghiamo cos'è l'elettromagnetismo e quali sono alcune delle sue applicazioni. Inoltre, la sua storia e gli esempi.

L'elettromagnetismo studia la relazione tra i fenomeni elettrici e magnetici.

Cos'è l'elettromagnetismo?

L'elettromagnetismo è la branca delfisico che studia le relazioni tra fenomeni elettrici e magnetici, cioè le interazioni tra particelle caricato e campi elettrici sì magnetico.

Nel 1821 furono resi noti i fondamenti dell'elettromagnetismo con il lavoro scientifico del britannico Michael Faraday, che diede origine a questo disciplina. Nel 1865 lo scozzese James Clerk Maxwell formulò le quattro "equazioni di Maxwell" che descrivono completamente i fenomeni elettromagnetici.

Applicazioni dell'elettromagnetismo

Le bussole funzionano per elettromagnetismo.

I fenomeni elettromagnetici hanno applicazioni molto importanti in discipline come l'ingegneria,elettronica, ilSalute, aeronautica o edilizia civile, tra gli altri. Appaiono nella vita di tutti i giorni, quasi senza accorgersene, in bussole, altoparlanti, campanelli, tessere magnetiche, hard disk.

Le principali applicazioni dell'elettromagnetismo trovano applicazione in:

Esperimenti sull'elettromagnetismo

Attraverso semplici esperimenti è possibile comprendere alcuni fenomeni elettromagnetici, quali:

Il motore elettrico. Per realizzare un esperimento che mostri una nozione di base su come funziona un motore elettrico, abbiamo bisogno di:

    • UN magnete
    • UN batteria AAA
    • Una vite
    • Un pezzo di cavo elettrico lungo 20 cm
  • Primo passo. Appoggiare la punta della vite sul polo negativo della batteria e appoggiare il magnete sulla testa della vite. Puoi vedere come gli elementi si attraggono a causa del magnetismo.
  • Secondo passo. Unire le estremità del cavo con il polo positivo della batteria e con il magnete (che sta insieme alla vite, sul polo negativo della batteria).
  • Risultato. Si ottiene il circuito batteria-vite-magnete-cavo attraverso il quale a corrente elettrica che attraversa il campo magnetico creato dal magnete, e ruota ad alta velocità a causa di a forza costante tangenziale detta "forza di Lorentz". Al contrario, se si tenta di unire i pezzi invertendo i poli della batteria, gli elementi si respingono.

La gabbia di Faraday. Di seguito è riportato un dettaglio sperimentare che permette di capire come scorrono le onde elettromagnetiche nei dispositivi elettronici. Per questo, sono necessari i seguenti elementi:

    • Una radio portatile o un telefono cellulare a batteria
    • Una griglia metallica con fori non più grandi di 1 cm
    • Pinze o forbici per tagliare la griglia
    • Piccoli pezzi di filo per fissare la rete metallica
    • Foglio di alluminio (potrebbe non essere necessario)
  • Primo passo. Tagliare un pezzo rettangolare di rete metallica alto 20 cm per 80 cm di lunghezza, in modo da poter assemblare un cilindro.
  • Secondo passo. Tagliare un altro pezzo circolare di rete metallica di 25 cm di diametro (dovrebbe avere un diametro sufficiente a ricoprire il cilindro).
  • Terzo passo. Unisci le estremità del rettangolo della griglia metallica in modo da formare un cilindro e fissa le estremità con pezzi di filo.
  • Quarto passo. Posizionare la radio accesa all'interno del cilindro metallico e coprire il cilindro con il cerchio della griglia metallica.
  • Risultato. La radio smetterà di suonare perché le onde elettromagnetiche dall'esterno non possono passare attraverso il metallo.
    Se al posto di una radio accesa viene inserito un cellulare e quel numero viene chiamato per farlo squillare, accadrà che non squilli. Nel caso in cui suoni, dovresti usare una griglia metallica più spessa e fori più piccoli, oppure avvolgere il cellulare in un foglio di alluminio. Qualcosa di simile accade quando si parla al cellulare e si entra in un ascensore, provocando il taglio del segnale è l'effetto della "gabbia di Faraday".

A cosa serve l'elettromagnetismo?

L'elettromagnetismo consente l'uso di dispositivi come microonde o televisione.

L'elettromagnetismo è molto utile per il essere umano poiché ci sono innumerevoli applicazioni che ti permettono di soddisfare le tue esigenze. Molti strumenti che vengono utilizzati quotidianamente funzionano a causa degli effetti elettromagnetici. La corrente elettrica che circola attraverso tutti i connettori di una casa, ad esempio, fornisce molteplici utilizzi (il forno a microonde, il ventilatore, il frullatore, il tv, ilcomputer) che funzionano a causa dell'elettromagnetismo.

Magnetismo ed elettromagnetismo

Il magnetismo è il fenomeno che spiega la forza di attrazione o repulsione tra materiali magnetici e cariche in movimento.

L'elettromagnetismo coinvolgefenomeni fisici prodotto da cariche elettriche a riposo o inmovimento, che danno origine a campi elettrici, magnetici o elettromagnetici e che colpiscono la materia che può trovarsi in agassoso, liquido sìsolido.

Esempi di elettromagnetismo

Il campanello funziona tramite un elettromagnete che riceve una carica elettrica.

Gli esempi di elettromagnetismo sono numerosi e tra i più comuni ci sono:

  • La suoneria. È un dispositivo in grado di generare un segnale acustico quando si preme un interruttore. Funziona tramite un elettromagnete che riceve acarica elettrica, che genera un campo magnetico (effetto magnete) che attrae un martelletto che urta contro la superficie metallica ed emette unsuono.
  • Il treno a levitazione magnetica. A differenza del treno guidato da una locomotiva elettrica che viaggia su rotaia, questo è un mezzo di trasporto sostenuto e spinto dalla forza del magnetismo e dai potenti elettromagneti posti nella sua parte inferiore.
  • Il trasformatore elettrico. È un dispositivo elettrico che permette di aumentare o diminuire ilvoltaggio (o la tensione) di una corrente alternata.
  • Il motore elettrico. È un dispositivo che converte ilenergia elettrica in energia meccanica, producendo movimento per azione dei campi magnetici che si generano all'interno.
  • La dinamo. È un generatore elettrico che sfrutta l'energia meccanica di un movimento rotatorio e la trasforma in energia elettrica.
  • Il microonde. È un forno elettrico che genera radiazioni elettromagnetiche alla frequenza delle microonde. Queste radiazioni fanno vibrare il molecole a partire dalAcqua che possiedono il cibo, che produce calore velocemente, cuocendo il cibo.
  • Risonanza magnetica. È un test medico attraverso il quale si ottengono immagini della struttura e della composizione di un organismo. Consiste nell'interazione di un campo magnetico creato da una macchina, il risonatore magnetico (che funziona come un magnete) e ilatomi di idrogeno contenuto nel corpo della persona. Questi atomi sono attratti dall'"effetto magnete" del dispositivo e generano un campo elettromagnetico che viene catturato e rappresentato in immagini.
  • Il microfono. È un dispositivo che rileva il energia acustica (suono) e lo trasforma in energia elettrica. Lo fa attraverso una membrana (o diaframma) che viene attratta da un magnete all'interno di un campo magnetico e che produce una corrente elettrica proporzionale al suono ricevuto.
  • Pianeta Terra. Il nostro pianeta funziona come un gigantesco magnete grazie al campo magnetico che si genera nel suo nucleo (costituito da metalli come ferro, nichel). movimento diLa rotazione terrestre genera un flusso di particelle cariche (il elettroni degli atomi del nucleo terrestre). Questa corrente produce un campo magnetico che si estende per diversi chilometri sopra la superficie del pianeta e che respinge le radiazioni solari nocive.

Storia dell'elettromagnetismo

  • 600 aC Il greco Talete di Mileto osservò che sfregando un pezzo di ambra, si caricava ed era in grado di attirare pezzi di paglia o piume.
  • 1820. Il danese Hans Christian Oersted effettuò un esperimento che per la prima volta univa i fenomeni dell'elettricità e del magnetismo. Consisteva nell'avvicinare un ago magnetizzato ad un conduttore attraverso il quale circolava una corrente elettrica. L'ago si muoveva in modo da evidenziare la presenza di un campo magnetico nel conduttore.
  • 1826. Il francese André-Marie Ampère sviluppò la teoria che spiega l'interazione tra elettricità e magnetismo, chiamata “elettrodinamica”. Inoltre, fu il primo a nominare la corrente elettrica come tale ea misurare l'intensità del suo flusso.
  • 1831. Il fisico e chimico britannico Michael Faraday scoprì le leggi dell'elettrolisi e dell'induzione elettromagnetica.
  • 1865. Lo scozzese James Clerk Maxwell introdusse i fondamenti dell'elettromagnetismo formulando le quattro "equazioni di Maxwell" che descrivono i fenomeni elettromagnetici.
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