L 'ELETTROMAGNETISMO

La trattazione tematica e rigorosa dell'elettromagnetismo è basata sul concetto di campo elettromagnetico, le cui proprietà sono descritte dalle equazioni di equazioni di Maxwell, che comprende come casi particolari quello di campo elettrico e quello di campo magnetico. In particolare, il campo magnetico, caratterizzato dal vettore induzione magnetico B, prodotto dalla corrente elettrica che percorre un circuito, dipende dall'intensità della corrente e dalla forma del circuito e viene descritto dalla prima legge di Laplace, che assume una forma semplice in alcuni casi particolari: A) un conduttore rettilineo supposto di lunghezza infinita, percorso da una corrente di intensità i, genera un campo magnetico direttamente proporzionale all'intensità della corrente e inversamente proporzionale alla distanza R del punto considerato dal filo (legge di Biot e Savart): B=μi/2πR, in cui μ è una costante caratteristica del mezzo detta permeabilità magnetica. Le linee di induzione magnetica sono cerchi concentrici aventi i centri nei punti del conduttore e con il verso che si individua applicando la regola del cavatappi. B) All'interno di un filo avvolto a spira elicoidale (solenoide), supposto di lunghezza infinita e percorso da una corrente di intensità i, il campo magnetico è costante, è direttamente proporzionale all'intensità della corrente, al numero n di spire per unità di lunghezza (B=μni), ha direzione parallela all'asse del solenoide e verso individuato dalla direzione del pollice della mano destra, quando le altre dita formino con esso un angolo di 90º e indichino la direzione della corrente (regola della mano destra). Un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico è soggetto a forze meccaniche (vedi anche elettrodinamica), il cui valore dipende dal campo magnetico, dall'intensità della corrente, dalla forma del circuito e può essere calcolato con la seconda legge di Laplace, che in alcuni casi particolari assume un'espressione semplice. Per esempio, su un conduttore rettilineo di lunghezza l, percorso da una corrente di intensità i, disposto perpendicolarmente alla direzione di un campo magnetico costante, agisce una forza di intensità F=Bil, con direzione ortogonale al conduttore e alle linee del campo e con verso individuato dalla regola detta della mano sinistra: disponendo le prime tre dita della mano sinistra ad angolo retto in modo che l'indice sia diretto nel verso del campo magnetico e il medio nel verso della corrente, il pollice indica il verso della forza agente sul conduttore. Se il conduttore e il campo magnetico formano un angolo ϑ diverso da 90º, l'intensità della forza è F=Bil sin ϑ; la sua direzione è ancora perpendicolare alla corrente e al campo e il verso viene sempre individuato dalla regola precedente. La seconda legge di Laplace può essere dedotta dallo studio della forza di Lorentz, che determina la forza cui è soggetta una carica elettricain un campo elettromagnetico. Dalla prima e dalla seconda legge di Laplace si ricava la legge di Ampère sulle azioni elettrodinamiche e il teorema di equivalenza di Ampère tra una spira percorsa da corrente di intensità ie un ago magnetico di momento m=μiS (S=superficie della spira), diretto perpendicolarmente al piano della spira e con verso dato dalla regola della mano destra. La produzione di correnti elettriche con campi magnetici riguarda il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, in cui il campo elettromagnetico non può essere studiato analizzando separatamente il campo magnetico da quello elettrico. (sapere.it)