Elettromagnetismo

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August 10, 2022

L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia e spiega i fenomeni elettrici e magnetici, e il loro rapporto. L'elettromagnetismo è una combinazione di elettricità e magnetismo perché elettricità e magnetismo sono strettamente correlati. Un campo elettrico variabile produce un campo magnetico e un campo magnetico variabile produce un campo elettrico. Infatti, il campo elettrico e il campo magnetico formano un insieme unificato, chiamato campo elettromagnetico. Le interazioni elettriche e magnetiche sono note collettivamente come interazioni elettromagnetiche. La forza che si verifica in tali interazioni è la forza elettromagnetica, una delle quattro forze fondamentali della natura (oltre alla gravità, alla forza nucleare forte e alla forza nucleare debole). In molti casi, viene utilizzato l'elettromagnetismo. Si riferisce all'elettromagnetismo classico compreso quello classico teorie, come distinto dalle teorie dell'elettromagnetismo moderno come l'elettrodinamica quantistica.

Storia

La prima teoria abbastanza accurata dell'elettromagnetismo, derivante da vari lavori di fisici nel 19° secolo, e unificata da James Clerk Maxwell in quattro famose equazioni, le equazioni di Maxwell. Oltre a unificare i risultati della ricerca dei precedenti scienziati, Maxwell ha anche dimostrato che la luce è un'onda elettromagnetica. Nell'elettromagnetismo classico, il campo elettromagnetico obbedisce alle equazioni di Maxwell e la forza elettromagnetica obbedisce alla legge della forza di Lorentz. L'elettromagnetismo classico è incompatibile con la meccanica classica. Le equazioni di Maxwell prevedono che la velocità della luce sia costante in tutti i sistemi di riferimento. Ciò viola il principio di relatività di Galileo, un pilastro della meccanica classica. Nel 1905 Albert Einstein risolse la contraddizione con la teoria della relatività. In questa teoria, il campo magnetico è solo un effetto relativistico del campo elettrico statico e non richiede tante equazioni quante quelle di Maxwell per essere descritto. Nello stesso 1905 Einstein introdusse l'effetto fotoelettrico affermando che la luce poteva essere vista come particelle, in seguito chiamate fotoni, spiegando un fenomeno incompatibile con i campi elettromagnetici classici. Questa teoria si estende al problema della calamità ultravioletta di Max Planck del 1900, un altro problema che mostrava che l'elettromagnetismo classico non era corretto. Queste teorie hanno contribuito a costruire la fisica quantistica, in particolare l'elettrodinamica quantistica. L'elettrodinamica quantistica, iniziata nel 1925 e completata negli anni '40, è una delle teorie fisiche più accurate oggi.

Scopri

Le scoperte che hanno creato le basi dell'elettromagnetismo Hans Christian Oersted nel 1819 scoprì il fenomeno della corrente elettrica che genera un campo magnetico che circonda un conduttore. Nel 1820 André-Marie Ampère dimostrò che due fili paralleli che trasportano correnti nella stessa direzione si attraggono. Jean-Baptiste Biot e Félix Savart scoprirono la legge di Biot-Savart nel 1820, che descrive correttamente il campo magnetico che circonda un filo che trasporta corrente. Sulla base di queste tre scoperte, Ampère pubblicò un modello che riuscì nel magnetismo nel 1825. In questo modello egli ha mostrato l'equivalenza tra correnti elettriche e magneti[5] e ha proposto che il magnetismo sia dovuto ad anelli (linee di forza) che scorrono perennemente piuttosto che a lame.