Elettromagnetismo

L'elettromagnetismo è un'espressione che indica l'insieme dei fenomeni elettrici e magnetici. In fisica, l'elettromagnetismo si riferisce a una comprensione standardizzata dell'elettricità e del magnetismo. La teoria dell'elettromagnetismo in fisica è l'elettrodinamica.

La scoperta dell'elettromagnetismo

Per molto tempo, in fisica non è stata fatta una chiara distinzione tra forze elettriche e magnetiche. Questo ha portato a confondere i due fenomeni oppure i ricercatori non vedevano alcun legame tra elettricità e magnetismo.

Solo nel 1820 Oersted riconobbe che un conduttore di corrente esercita una forza magnetica su un ago di bussola vicino, stabilendo così che un campo magnetico emana da cariche in movimento. James Clerk Maxwell formulò le equazioni di Maxwell nel 1864, sviluppando così le basi matematiche dell'elettrodinamica per una descrizione standardizzata dell'elettromagnetismo.

Per saperne di più sulla storia dei magneti, consultate la nostra guida Geschichte der Magnete.

Fondamenti di elettromagnetismo

Le cariche elettriche sono le sorgenti dei campi elettrici. I campi magnetici sono creati da correnti, cioè da cariche in movimento, e da campi elettrici variabili nel tempo, che a loro volta sono creati da campi magnetici variabili nel tempo.

Gli oggetti carichi esercitano forze elettriche gli uni sugli altri. Esistono cariche elettriche positive e negative. I corpi con carica uguale (cioè entrambi carichi negativamente o entrambi carichi positivamente) si respingono e i corpi con carica disuguale (uno negativo, uno positivo) si attraggono. È stato stabilito che le forze scompaiono se le cariche possono scorrere via. Ciò può avvenire, ad esempio, attraverso il contatto con parti metalliche messe a terra o semplicemente toccando i corpi carichi, anche se ciò può provocare una scossa elettrica. Sui magneti agisce una forza anche se i corpi non sono carichi.

L'effetto della forza non scompare quando i corpi vengono messi a terra o toccati. Questo perché le forze magnetiche sono causate dal movimento degli elettroni nel materiale magnetico. Il movimento di carica avviene nei singoli atomi del materiale magnetico e non c'è un eccesso di carica che possa defluire da qualche parte.

Le cariche in movimento generano sempre forze magnetiche. Si crea sempre un campo magnetico con un polo nord e un polo sud. Non ci sono sorgenti del campo magnetico, poiché le cariche sono le sorgenti del campo elettrico. Quando si genera un elettromagnete, una forte corrente viene inviata attraverso una bobina, creando una elevata forza magnetica.

Molti fenomeni dell'elettromagnetismo, come l'esistenza delle onde elettromagnetiche, possono essere previsti e calcolati dalle equazioni di Maxwell.

L'elettromagnetismo come spiegazione di forze e fenomeni della vita quotidiana

Oltre all'elettromagnetismo e alle forze associate, le uniche altre forze fisiche fondamentali sono la gravità e le forze nucleari. Tutti i fenomeni del nostro mondo possono essere spiegati da queste forze. È notevole che quasi tutte le forze e i fenomeni che osserviamo nella vita quotidiana siano di natura elettromagnetica. Solo le forze dell'energia atomica sono forze nucleari e l'attrazione dei corpi dalla terra e il movimento di stelle, pianeti e lune nel firmamento celeste sono fenomeni di gravitazione.

L'elettrodinamica copre interamente le teorie del magnetismo e dell'elettricità. È sorprendente come l'elettrodinamica venga utilizzata in fisica per spiegare un'ampia varietà di fenomeni che inizialmente non sono chiaramente riconoscibili come fenomeni elettrici o magnetici.

La stabilità della materia stessa è spiegata principalmente dall'elettromagnetismo. Negli atomi, gli elettroni con carica negativa orbitano intorno al nucleo atomico con carica positiva.

La solidità, il colore, la lucentezza, la forma, la conducibilità termica e molte altre proprietà della materia possono essere spiegate dalle forze elettromagnetiche. Tutte le radiazioni energetiche misurabili nel nostro ambiente (ad eccezione delle radiazioni di particelle) sono onde elettromagnetiche, come le onde radio, le radiazioni dei telefoni cellulari, le microonde, le radiazioni termiche, la luce e i raggi X. Si differenziano solo per le diverse lunghezze d'onda.

Se si conoscono alcuni parametri del materiale, è possibile calcolare con precisione il colore, la conducibilità elettrica, la riflessione sulla superficie, la trasmissione luminosa di un materiale o la rifrazione della luce sulla superficie. Questo vale non solo per la luce, ma anche per le onde radio, i raggi X e tutte le altre onde elettromagnetiche.

Una comprensione di base dell'elettromagnetismo non è quindi utile solo per lo sviluppo di circuiti elettronici, ma può anche spiegare i più svariati fenomeni del nostro ambiente.