Siamo circondati dall’elettromagnetismo. Pensiamo ai motori elettrici, alla televisione e agli elettrodomestici, alla luce del sole, alla corrente elettrica che alimenta le nostre case e alle onde radio dei telefoni.
Ma che cos’è questo fenomeno? Spieghiamo chi ha scoperto questa forza della natura fondamentale e come elettromagnetismo e tecnologia moderna sono interconnessi tra loro.
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Cos’è l’elettromagnetismo?
L’elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e magnetica e le loro correlazioni. Studia l’interazione tra campi elettrici e magnetici attraverso le celebri equazioni di Maxwell, alla base della fisica moderna, che hanno permesso di sviluppare la radio, il Wi-Fi, i motori elettrici e molto altro.
Il primo a scoprire che una corrente elettrica genera un campo magnetico fu il fisico danese Hans Christian Ørsted nel 1820. Durante un esperimento, si accorse che un ago magnetico si muoveva quando vicino veniva accesa una corrente elettrica. Questo significava che la corrente generava un campo magnetico. Questa intuizione ha portato alla nascita di molte tecnologie moderne e dell’intera teoria dell’elettromagnetismo.
Per capire meglio cos’è l’elettromagnetismo facciamo un esempio pratico: provate ad avvicinare una calamita a delle graffette metalliche. Vedrete che queste vengono attratte e si attaccano alla calamita. Ciò avviene perché la calamita genera un campo magnetico invisibile che esercita una forza sugli oggetti metallici ferromagnetici (come ferro, nichel e cobalto).
Le equazioni di Maxwell
Il campo elettrico e quello magnetico sono quindi interconnessi. Il fisico britannico James Clerk Maxwell riuscì a formulare, nel1864, una teoria simmetrica e completa dell’elettromagnetismo capace di interpretare come questi campi interagiscono tra loro e con la materia. Ecco una sintesi delle quattro equazioni principali:
- La legge di Gauss per l’elettricità: descrive come le cariche elettriche generano campi elettrici.
- La legge di Gauss per il magnetismo: spiega che non esistono monopoli magnetici, cioè i poli nord e sud esistono sempre insieme.
- La legge di Faraday sull’induzione elettromagnetica: mostra come una variazione di campo magnetico genera un campo elettrico (principio alla base dei generatori elettrici).
- La legge di Ampère-Maxwell: descrive come una corrente elettrica o un campo elettrico variabile possono generare un campo magnetico.
Un punto importante della sua teoria è stata l’affermazione che la luce poteva essere intesa come un’onda elettromagnetica.
La legge di Faraday: uno dei pilastri dell’elettromagnetismo
La corrente elettrica non è altro che il movimento di cariche elettriche, tipicamente elettroni. Quando una corrente passa attraverso un filo, crea un campo magnetico attorno a esso. Questo è il principio di funzionamento dei motori elettrici, dei trasformatori e degli altoparlanti.
Allo stesso modo, un campo magnetico variabile può generare una corrente elettrica, come avviene nei generatori delle centrali elettriche. Questo fenomeno, scoperto da Michael Faraday, è alla base della produzione di energia elettrica nel mondo moderno.
La legge afferma che:
“La tensione indotta (o forza elettromotrice) in un circuito chiuso è proporzionale alla variazione del flusso magnetico nel tempo”.
L’idea alla base della legge di Faraday è che il campo magnetico, se cambia nel tempo, può “spingere” gli elettroni in un conduttore, generando così una corrente elettrica.
E ora approfondiamo come elettromagnetismo e tecnologia sono collegati.
Elettromagnetismo e tecnologia
Tutti i corpi, e quindi anche la terra, emettono onde elettromagnetiche ma l’evoluzione tecnologica ha portato alla generazione di campi elettromagnetici da sorgenti artificiali. L’elettromagnetismo è ovunque nella nostra vita quotidiana, è il motore che alimenta la nostra tecnologia. Alcuni comuni dispositivi che emettono onde elettromagnetiche sono:
- la radio, la televisione, il Wi-Fi, monitor e i telefoni cellulari;
- tutti i motori elettrici, dai semplici ventilatori alle auto elettriche, funzionano sfruttando il rapporto tra corrente e campi magnetici;
- nel campo medico: la risonanza magnetica, gli apparecchi a raggi X per osservare ossa e tessuti;
- energia rinnovabile: i pannelli solari trasformano la radiazione elettromagnetica del sole in elettricità, mentre i generatori nelle centrali eoliche e idroelettriche convertono il movimento in energia tramite induzione elettromagnetica. Noi di Energit offriamo diverse soluzioni per la produzione di energia elettrica da fotovoltaico e accumulo, soluzioni che permettono di risparmiare e fanno bene all’ambiente!
- tecnologie spaziali come satelliti e radiotelescopi, radar e collegamenti satellitari.
La crescente diffusione di sorgenti di campi elettrici e magnetici ha portato ad un dibattito sui possibili rischi per la salute. È importante gestire l’esposizione a questi campi.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) e molte agenzie scientifiche monitorano continuamente gli effetti dell’elettromagnetismo sulla salute umana. Finora, non ci sono prove definitive che l’uso di dispositivi come smartphone o Wi-Fi possa causare danni significativi, ma la ricerca continua per garantire la sicurezza della tecnologia elettromagnetica.
