Elettricità e magnetismo (scuola media)

Elettricità e magnetismo?
un fenomeno causato dalla distribuzione e dal movimento di particelle subatomiche cariche e dalla loro interazione con il campo elettromagnetico

Cos'è una carica elettrica?

La carica è generalmente pensata come una proprietà della materia responsabile dei fenomeni elettrici, esistente in forma positiva o negativa.

La legge di Coulomb, che prende il nome da Charles-Augustin Coulomb, è la legge fondamentale delle forze elettrostatiche. Lo afferma: L'entità della forza elettrostatica tra due cariche puntiformi nel vuoto è direttamente proporzionale alle grandezze di ciascuna carica e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra le cariche.

$F={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\,r^{2}}}=K{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}$

Dove:

$F\$ è il modulo della forza esercitata,

$q_{1}\$ è la carica su un corpo,

$q_{2}\$ è la carica sull'altro corpo,

$r\$ è la distanza tra loro,

$\varepsilon _{0}\$ è la costante elettrica o permittività dello spazio libero o permettività del vuoto. È 8,854×10⁻¹² C² N^-1 m^-2 (anche F m^-1)

$K={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}\,}}$

Il verificarsi di $4\pi$ con la costante è legato ad alcune considerazioni geometriche che rendono alcune formule (in particolare le equazioni di Maxwell) più semplici.

Cos'è un campo elettrico?

Il campo elettrico E è definito in modo tale che, su una carica stazionaria:

$\mathbf {F} =q_{0}\mathbf {E}$

dove q₀ è ciò che è noto come addebito di prova. La dimensione della carica non ha molta importanza, purché sia abbastanza piccola da non influenzare il campo elettrico con la sua sola presenza. Ciò che è chiaro da questa definizione, tuttavia, è che l'unità di E è N/C (newton per coulomb). Questa unità è pari a V/m (volt per metro).

Cos'è un campo magnetico?

Loop corrente dell'elemento magnetico

In un materiale, Il campo H è

$\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} ).$

La quantità $\mu _{0}\mathbf {M}$ si chiama polarizzazione magnetica.

Conclusioni

Originariamente l'elettricità e il magnetismo erano considerati due forze separate.

Nel 1873 è stato dimostrato che le interazioni tra cariche positive e negative sono regolate da un'unica forza. Gli effetti principali di queste interazioni sono quattro, tutti chiaramente dimostrati da esperimenti:

1. Le cariche elettriche si attraggono o si respingono con una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro: le cariche diverse si attraggono, quelle simili si respingono.
2. I poli magnetici (o gli stati di polarizzazione dei singoli punti) si attraggono o si respingono in modo simile e sono sempre in coppia: ogni polo nord è legato a un polo sud.
3. Una corrente elettrica in un filo crea un campo magnetico circolare intorno al filo, la cui direzione (oraria o antioraria) dipende da quella della corrente.
4. Una corrente viene indotta in una spira di filo quando questa viene spostata verso o lontana da un campo magnetico, oppure quando un magnete viene spostato verso o lontano da essa; la direzione della corrente dipende da quella del movimento.

Oggi sappiamo che l'elettricità e il magnetismo sono fenomeni correlati e ne utilizziamo lo spettro in diversi aspetti della vita.

Esercizi

1 La carica elettrica è misurata in...

	Coulomb
	Volt
	Ampere

2 Il campo elettrico è misurato in...

	A/m
	V/m
	Ω/m