Elettromagnetismo

Col nome di elettromagnetismo si indica l'insieme dei fenomeni fisici di natura elettrica e magnetica, il cui comportamento classico è descritto dalle equazioni di Maxwell, e quantisticamente dall'elettrodinamica quantistica.

L'importanza delle equazioni di Maxwell nell'elettromagnetismo applicato è quella di fornire le relazioni tra il campo elettrico e quello magnetico, sottolineando l'importanza delle induzioni generate dai campi stessi. Esistono varie forme di queste equazioni, da quella differenziale a quella integrale, passando per la forma fasoriale. Nelle applicazioni ingegneristiche gioca un ruolo centrale il concetto di onda piana; è questa un tipo di onda che rispetta le equazioni di Maxwell, ma ha la caratteristica di avere un campo magnetico perpendicolare a quello elettrico e la direzione di propagazione dell'onda ortogonale al piano formato dai campi. Per capire meglio la rappresentazione nel volume si possono interpretare questi tre vettori come lo spigolo di un muro; il pavimento è il piano su cui si propaga l'onda, la parete verticale il campo magnetico, o elettrico, e l'altra parete la superficie su cui si propaga l'altro dei due. Quando si studia il comportamento di un'onda bisogna sempre relazionarla al mezzo nel quale si propaga. Si definisce mezzo senza perdite un materiale nel quale la resistenza che l'onda incontra nel penetrarlo dipende soltanto dalla permeabilità elettromagnetica di quest'ultimo. In mezzi di questo genere abbiamo che il flusso del vettore di Poynting, dato dal prodotto vettoriale tra i campi, equivale alla potenza elettomagnetica che esce dal volume considerato. Si definisce invece mezzo con perdite quello in cui l'onda incontra una resistenza dipendente, oltre che dalle prima citate permeabilità, anche dalla "sigma", cioè la conducibilità, e dalla pulsazione caratteristica "omega", dipendente dalla frequenza. Abbiamo in fine mezzi dispersivi, caratterizzati da una frequenza propria; per propagarsi l'onda deve avere una frequenza superiore a quella relativa al mezzo. Il plasma, presente nella ionosfera, è un mezzo dispersivo e quindi per poter effettuare comunicazioni attraverso onde elettromagnetiche in quella regione dobbiamo inviare onde con frequenza superiore a 9 MHz. La potenza attiva che le sorgenti forniscono al sistema corrisponde al flusso del vettore di Poynting attraverso la superficie delimitante il volume considerato.

Elettromagnetismo

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