INDUZIONE


FENOMENI DI INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

La corrente genera campi magnetici. Ma i campi magnetici generano corrente?
In casi stazionari no, ma in CASI NON STAZIONARI si genera corrente, come mostrano gli esempi nel video.




LA FORZA ELETTROMOTRICE INDOTTA


La corrente è sempre generata da una forza elettromotrice. Nel caso della corrente indotta la fem è come distribuita lungo tutto il circuito.




LA LEGGE DI FARADAY-NEUMANN-LENZ


Faraday indicò come causa della fem indotta la variazione delle linee di campo concatenate al circuito, ovvero che attraversano una qualsiasi superfice delimitata dal circuito.
Neumann descrisse matematicamente questa variazione:

      fem = - Δ∅ (B) / Δt        o anche, con Δt → 0,       fem = - d∅(B) / dt

Una fem indotta significa che le cariche sono soggette a una forza.
Ma una forza (indotta) che agisce su una carica implica che esiste un campo elettrico (Eind = Find / Q ) Avremo quindi, per il principio di sovrapposizione, un Etotale = Estatico + Eind




LE LEGGI DI MAXWELL


Nel 1873 Maxwell unificò tutti i fenomeni elettrici e magnetici in una unica teoria, formata da quattro equazioni.
Le prime due sono le già viste equazioni di Gauss per il campo elettrico e magnetico:
  • Φ(E) = Q / ε0       (le sorgenti del campo elettrico sono le cariche)
  • Φ(B) = 0      (NON esiste monopolo magnetico)
    • La terza è una rielaborazione della legge di Faraday_Neumann-Lenz in termini di circuitazione del campo elettrico indotto.
    La quarta è una rielaborazione della legge di Amperé, in cui viene aggiunto un termine.

    LA CIRCUITAZIONE DEL CAMPO ELETTRICO INDOTTO

    Quando c'è una corrente c'è una forza che sposta le cariche, e quindi un campo elettrico.
    La circuitazione del campo elettrico indotto è pari a:

          Γ(E) = - Δ∅ (B) / Δt        o anche, con Δt → 0,       Γ(E) = - d∅(B) / dt

    Questa è la terza equazione di Maxwell, che afferma che un campo magnetico variabile crea un campo elettrico.

    CORREZIONE DELLE LEGGE DI AMPERE

    La legge di Ampere non riesce a spiegare cosa accade tra le armature di un condensatore.
    Per correggerla, Maxwell introdusse la corrente di spostamento, da cui l' equazione di Amperé Maxwell:

          Γ(B) = μ0( i+ε0·Δ∅(E) / Δt)

    Questa è la quarta equazione di Maxwell, che afferma che un campo elettrico variabile crea un campo magnetico.

    LE ONDE ELETTROMAGNETICHE

    Nel 1861 Maxwell ipotizzo l'esistenza delle onde elettromagnetiche.
    Nel 1887 Hertz dimostrò l'esistenza di queste onde, che si propagano alla velocità della luce.
    Nel 1901 Marconi mandò il primo segnale radio dall'Inghilterra al Canada.





    GENERAZIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE



    LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO

    L'insieme di tutte le frequenze delle onde elettromagnetiche è chiamato spettro elettromagnetico.
    Questo insieme è diviso in intervalli di frequenze (o di lunghezze d'onda):
  • Onde radio       ( 10 km < λ < 10 cm )
  • Microonde
  • radiazione infrarossa
  • Visibile
  • Ultravioletto
  • Raggi X
  • Raggi gamma