COSA SONO I CAMPI ELETTROMAGNETICI?

Una delle proprietà fondamentali della materia è la carica elettrica “q”, tutti i fenomeni elettrici e magnetici hanno origine dalle cariche elettriche. Ogni singola carica “q” con la sua presenza modifica lo spazio in cui è immersa. Quando una seconda carica “q” si ritrova in questa porzione di spazio, subisce una forza. Lo spazio diventa la sede di un “campo di forze”. Il valore della forza nei vari punti del campo è proporzionale alla carica “q”. Assunta questa proporzionalità, ci si svincola dal particolare valore della carica “q” che subisce la forza e si introduce la grandezza campo elettrico definito come “forza per unità di carica” ovvero E = F/q. Si ricordi che la carica elettrica si misura in coulomb e che sia il campo elettrico sia la forza sono grandezze vettoriali. Il campo elettrico si misura in newton su coulomb (N/c) o in modo del tutto equivalente in volt su metro (V/m). La differenza di concentrazione nello spazio di cariche elettriche con diversa polarità, ovvero la differenza di potenziale elettrico (misurabile in volt) genera un campo elettrico; più grande è la differenza di potenziale elettrico, maggiore sarà l’intensità del campo elettrico risultante. L’esempio naturale più evidente che presuppone l’esistenza di un campo elettrico è il fulmine ovvero una scarica elettrica che squarcia i cieli durante i temporali. I fulmini si generano per via della differenza locale di concentrazione di cariche elettriche in atmosfera o tra l’atmosfera ed il suolo. La scarica elettrica ovvero un flusso ordinato di cariche elettriche altro non è se non una corrente elettrica. L’intensità di corrente elettrica si definisce come “la carica elettrica che attraversa l’unità di superficie nell’unità di tempo”. L’intensità di corrente si misura in ampere (A). L’esperienza dimostra che ogni qual volta le cariche elettriche sono in movimento, ovvero ogni qual volta è presente una corrente elettrica, si genera un campo magnetico. L’esempio naturale più evidente della presenza del campo magnetico è il movimento dell’ago di una classica bussola che per effetto del campo magnetico terrestre si posiziona sempre lungo la direttrice Nord-Sud magnetici. Il seguente esempio riassumerà in breve quanto affermato.

   
Fulmini su Venezia Distorsione campo magnetico terrestre colpito dal vento solare
 

Consideriamo un corpo conduttore ovvero un classico cavo elettrico in rame ed applichiamo alle due estremità del cavo una differenza di potenziale (tensione) mediante l’utilizzo di una comunissima batteria. All’interno del cavo si genera un campo elettrico il quale agendo sulle cariche negative (elettroni) li mette ordinatamente in moto, si crea cioè una corrente elettrica lungo il filo la cui diretta conseguenza è l’insorgere del campo magnetico. 

Quando il campo elettrico e il campo magnetico variano nel tempo , nascono importanti fenomeni d’interazione fra di essi, infatti fermo restando la frequenza f, un campo magnetico variabile nel tempo produce nelle immediate vicinanze un campo elettrico anch’esso variabile nel tempo e di pari frequenza f, il quale a sua volta genera nuovamente nello stesso spazio adiacente un campo magnetico variabile nel tempo da cui si origina nuovamente un campo elettrico tempo variante e così via. Campi elettrici e magnetici rapidamente variabili nel tempo non costituiscono due entità distinte e separate, l’uno origina l’altro e quindi ambedue coesistono in un’unica grandezza definita campo elettromagnetico. E’ bene specificare che il campo elettromagnetico non resta immobile in una singola regione dello spazio, ma essendo il risultato di processi di mutua generazione, tende a propagarsi allontanandosi dalla sorgente. La corrente che circola nei cavi elettrici o l'oscillazione delle cariche elettriche in un'antenna produce campi elettromagnetici. Questi campi si diffondono nello spazio sotto forma di onde con una velocità definita a partire dalla sorgente che li ha originati (antenne, elettrodomestici, cavi elettrici, radar, …. ). Le onde elettromagnetiche rappresentano quindi una forma di propagazione di energia nello spazio che ci circonda, ma possono viaggiare anche nello spazio cosmico. La luce è infatti un' onda elettromagnetica che viaggia nel vuoto alla velocità di 300.000 Km/s.