Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche

di Elena Fortini

·   Campo elettrico indotto: in un circuito privo di generatore, sede di una corrente indotta ciò che fa muovere le cariche lungo il circuito p il campo elettrico indotto. La fem indotta p il lavoro compiuto dal campo elettrico indotto per far percorrere a una carica unitaria un giro completo del circuito, e quindi   . Per la legge di Faraday quindi  

·   Corrente di spostamento: se il flusso del campo elettrico attraverso una superficie varia della quantità ΔΦ(E) in un tempo Δt, l’intensità media is della corrente di spostamento che fluisce attraverso la superficie è espressa da   . In base all’ipotesi di Maxwell, il campo elettrico variabile nel tempo presente fra le armature del condensatore genera un campo magnetico indotto.

·   Equazioni di Maxwell:

1.  Il flusso del campo elettrico uscente da una superficie chiusa è dato dalla somma delle cariche contenute all’interno della superficie diviso la costante dielettrica.  

2.  Il flusso del campo di induzione magnetica uscente da una superficie chiusa è nullo  

3.  La circuitazione del campo di induzione magnetica lungo una linea chiusa è   

4.  La circuitazione del campo elettrico lungo una linea chiusa è  

·   La luce: è un onda elettromagnetica, o onda trasversale poiché il campo elettrico e il campo magnetico sono sempre ortogonali tra loro. Le equazioni che descrivono l’onda sono

  e   . Si dimostra che i valori massimi E0 e B0 di un’onda monocromatica sono legati dalla relazione   e che la velocità di propagazione nel vuoto è   –

·   Densità media di energia di un’onda elettromagnetica: se E0 è l’ampiezza del campo elettrico di un’onda elettromagnetica monocromatica, la densità media di energia dell’onda è   oppure in funzione del campo elettrico  

·   L’intensità di un’onda elettromagnetica: la grandezza caratteristica del trasporto dell’energia da parte di un’onda elettromagnetica è l’intensità dell’onda, cioè il rapporto fra l’energia media ΔU/Δt per unità di tempo trasportata attraverso una superficie S perpendicolare alla direzione di propagazione e la superficie stessa. L’intensità di un onda elettromagnetica nel vuoto è uguale a  

·   Circuito oscillante: un condensatore e un induttore sono gli elementi con cui si ottiene un circuito oscillante. Il condensatore è inizialmente caricato da un generatore di tensione continua. Successivamente è collegato in serie con linduttore mentre il generatore è escluso dal circuito. Il condensatore si scarica e si produce intorno alla bobina un campo magnetico, a questo punto la corrente inizia a diminuire producendo una fem autoindotta che ricarica il condensatore e così via.

·   Antenna: costituita da una coppia di aste metalliche collegate ai due poli di un generatore di tensione alternata o a un circuito oscillante. Essendo variabili nel tempo il campo elettrico e il campo magnetico producono dei campi indotti al oro volta variabili e come tali sorgenti di ulteriori campi. In tal modo la perturbazione elettromagnetica si propaga viaggiando con velocità c. unantenna accoppiata a un circuito oscillante è utilizzata anche per la ricezione delle onde elettromagnetiche.