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Ilelettromagnetismo È una branca della fisica che si avvicina ai campi dell'elettricità e del magnetismo da una teoria unificante per formulare una delle quattro forze fondamentali dell'universo finora conosciute: l'elettromagnetismo. Le altre forze fondamentali (o interazioni fondamentali) sono la gravità e le interazioni nucleari forti e deboli.
Quella dell'elettromagnetismo è una teoria dei campi, cioè basata su grandezze fisiche vettore o tensore, che dipendono dalla posizione nello spazio e nel tempo. Si basa su quattro equazioni differenziali vettoriali (formulate da Michael Faraday e sviluppate per la prima volta da James Clerk Maxwell, motivo per cui furono battezzate come Equazioni di Maxwell) che consentono lo studio congiunto di campi elettrici e magnetici, nonché corrente elettrica, polarizzazione elettrica e polarizzazione magnetica.
D'altra parte, l'elettromagnetismo è una teoria macroscopica.Ciò significa che studia grandi fenomeni elettromagnetici, applicabili a un gran numero di particelle e distanze considerevoli, poiché a livello atomico e molecolare lascia il posto ad un'altra disciplina, nota come meccanica quantistica.
Anche così, dopo la rivoluzione quantistica del XX secolo, è stata intrapresa la ricerca di una teoria quantistica dell'interazione elettromagnetica, dando così origine all'elettrodinamica quantistica.
- Vedi anche: Materiali magnetici
Campi di applicazione dell'elettromagnetismo
Questo campo della fisica è stato fondamentale per lo sviluppo di numerose discipline e tecnologie, in particolare ingegneria ed elettronica, nonché per lo stoccaggio di elettricità e persino per il suo utilizzo nei settori della sanità, dell'aeronautica o dell'edilizia. urbano.
La cosiddetta seconda rivoluzione industriale o rivoluzione tecnologica non sarebbe stata possibile senza la conquista dell'elettricità e dell'elettromagnetismo.
Esempi di applicazioni dell'elettromagnetismo
- Francobolli. Il meccanismo di questi gadget quotidiani prevede la circolazione di una carica elettrica attraverso un elettromagnete, il cui campo magnetico attrae un minuscolo martello metallico verso una campana, interrompendo il circuito e permettendogli di ricominciare, quindi il martello lo colpisce ripetutamente e produce il suono che cattura la nostra attenzione.
- Treni a sospensione magnetica. Invece di rotolare su rotaie come i treni convenzionali, questo modello di treno ultra tecnologico è tenuto in levitazione magnetica grazie a potenti elettromagneti installati nella sua parte inferiore. Pertanto, la repulsione elettrica tra i magneti e il metallo della piattaforma su cui scorre il treno mantiene il peso del veicolo in aria.
- Trasformatori elettrici. Un trasformatore, quei dispositivi cilindrici che in alcuni paesi vediamo sulle linee elettriche, servono a controllare (aumentare o diminuire) la tensione di una corrente alternata. Lo fanno attraverso bobine disposte attorno ad un nucleo di ferro, i cui campi elettromagnetici permettono di modulare l'intensità della corrente uscente.
- Motori elettrici. I motori elettrici sono macchine elettriche che, ruotando attorno ad un asse, trasformano l'energia elettrica in energia meccanica. Questa energia è ciò che genera il movimento del cellulare. Il suo funzionamento si basa sulle forze elettromagnetiche di attrazione e repulsione tra un magnete e una bobina attraverso la quale circola una corrente elettrica.
- Dynamos. Questi dispositivi vengono utilizzati per sfruttare la rotazione delle ruote di un veicolo, come un'auto, per far ruotare un magnete e produrre un campo magnetico che alimenta corrente alternata alle bobine.
- Telefono. La magia dietro questo dispositivo quotidiano non è altro che la capacità di convertire le onde sonore (come la voce) in modulazioni di un campo elettromagnetico che può essere trasmesso, inizialmente da un cavo, a un ricevitore all'altro capo che è in grado di riversarsi il processo e recuperare le onde sonore contenute elettromagneticamente.
- Forni a microonde Questi apparecchi funzionano dalla generazione e concentrazione di onde elettromagnetiche sul cibo. Queste onde sono simili a quelle utilizzate per le comunicazioni radio, ma con un'alta frequenza che fa ruotare i diplodi (particelle magnetiche) nel cibo a velocità molto elevate, mentre cercano di allinearsi con il campo magnetico risultante. Questo movimento è ciò che genera il calore.
- Risonanza magnetica per immagini (MRI). Questa applicazione medica dell'elettromagnetismo ha rappresentato un progresso senza precedenti in materia di salute, poiché consente di esaminare in modo non invasivo l'interno del corpo degli esseri viventi, dalla manipolazione elettromagnetica degli atomi di idrogeno in esso contenuti, per generare un campo interpretabile da computer specializzati.
- Microfoni Questi dispositivi oggi così comuni funzionano grazie ad un diaframma attratto da un elettromagnete, la cui sensibilità alle onde sonore permette di tradurli in un segnale elettrico. Questo può quindi essere trasmesso e decrittografato in remoto o persino archiviato e riprodotto in seguito.
- Spettrometri di massa. È un dispositivo che permette di analizzare con grande precisione la composizione di alcuni composti chimici, partendo dalla separazione magnetica degli atomi che li compongono, mediante la loro ionizzazione e lettura da parte di un computer specializzato.
- Oscilloscopi. Strumenti elettronici il cui scopo è rappresentare graficamente i segnali elettrici che variano nel tempo da una data sorgente. Per questo, usano un asse di coordinate sullo schermo le cui linee sono il prodotto della misura delle tensioni dal segnale elettrico determinato. Sono usati in medicina per misurare le funzioni del cuore, del cervello o di altri organi.
- Carte magnetiche. Questa tecnologia consente l'esistenza di carte di credito o di debito, che hanno un nastro magnetico polarizzato in un certo modo, per crittografare le informazioni in base all'orientamento delle sue particelle ferromagnetiche. Introducendo informazioni in essi, dispositivi designati polarizzano dette particelle in un modo specifico, in modo che detto ordine possa poi essere "letto" per recuperare le informazioni.
- Archiviazione digitale su nastri magnetici. Chiave nel mondo dell'informatica e dei computer, permette di immagazzinare grandi quantità di informazioni su dischi magnetici le cui particelle sono polarizzate in modo specifico e decifrabili da un sistema computerizzato. Questi dischi possono essere rimovibili, come pen drive o dischi floppy ora defunti, oppure possono essere permanenti e più complessi, come i dischi rigidi.
- Tamburi magnetici. Questo modello di archiviazione dei dati, popolare negli anni '50 e '60, è stata una delle prime forme di archiviazione magnetica dei dati. Si tratta di un cilindro metallico cavo che ruota ad alta velocità, circondato da un materiale magnetico (ossido di ferro) sul quale vengono stampate le informazioni mediante un sistema di polarizzazione codificato. A differenza dei dischi, non aveva una testina di lettura e questo gli consentiva una certa agilità nel recupero delle informazioni.
- Luci per biciclette. Le luci incorporate nella parte anteriore delle biciclette, che si accendono in movimento, funzionano grazie alla rotazione della ruota alla quale è fissato un magnete, la cui rotazione produce un campo magnetico e quindi una modesta fonte di elettricità alternata. Questa carica elettrica viene quindi condotta alla lampadina e tradotta in luce.
- Continua con: applicazioni in rame
