Principi Fondamentali dell'Elettromagnetismo: Leggi e Concetti Chiave
Classificato in Fisica
Scritto il in 
italiano con una dimensione di 6,28 KB
Elettromagnetismo: Concetti Fondamentali
Legge di Coulomb
La forza di attrazione o di repulsione tra due cariche elettriche puntiformi è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che le separa.
Caratteristiche principali:
- La forza è diretta lungo la linea congiungente le cariche.
- È repulsiva se le cariche sono dello stesso segno.
- È attrattiva se le cariche sono di segno opposto.
- Agisce a distanza e non necessita di alcun mezzo materiale interposto tra le cariche.
- Le forze sono reciproche, come afferma il principio di azione e reazione.
- Soddisfa il principio di sovrapposizione.
Campo Elettrico
Il campo elettrico è la perturbazione che una carica elettrica produce nello spazio circostante.
Caratteristiche:
- È radiale.
- È un campo centrale.
- Il suo verso dipende dal segno della carica sorgente (Q).
Energia Potenziale Elettrica
L'energia potenziale elettrica di una carica q in un punto nello spazio è il lavoro compiuto dal campo elettrico per spostare la carica q da quel punto all'infinito.
Potenziale Elettrico
Il potenziale elettrico in un punto nello spazio è il lavoro compiuto dal campo elettrico per spostare un'unità di carica positiva da quel punto all'infinito.
Lavoro del Campo Elettrico
Lavoro Positivo del Campo (Spontaneo)
La carica q è mossa dall'azione delle forze del campo elettrico. L'energia potenziale elettrica della carica q diminuisce. Questo accade quando due cariche dello stesso segno si allontanano, o quando due cariche di segno opposto si avvicinano.
Lavoro Negativo del Campo (Non Spontaneo)
La carica q viene spostata dall'azione di una forza esterna, contro il campo elettrico. L'energia potenziale elettrica della carica q aumenta. Questo accade quando due cariche dello stesso segno si avvicinano, o quando due cariche di segno opposto si allontanano.
Flusso del Campo Elettrico
Il flusso del campo elettrico attraverso una superficie è una misura del numero di linee di campo che attraversano la superficie.
Teorema di Gauss per il Campo Elettrico
Il flusso elettrico attraverso una superficie chiusa S è proporzionale alla carica elettrica netta Q contenuta all'interno della superficie, divisa per la costante dielettrica del mezzo.
Campo Magnetico
Il campo magnetico è la perturbazione prodotta nello spazio circostante da una calamita o da una corrente elettrica.
Legge di Biot-Savart
La legge di Biot-Savart descrive il campo magnetico prodotto da correnti costanti. Nel caso di correnti in circuiti filiformi (o chiusi), il contributo di un elemento infinitesimo di lunghezza dl percorso da una corrente I, crea un contributo elementare di campo magnetico, dB, in un punto individuato dal vettore posizione r (o R) rispetto a dl.
Linee di Induzione Magnetica
Il campo magnetico creato da una corrente e le sue linee di induzione magnetica sono circonferenze concentriche con centro sul conduttore. Il verso è dato dalla Regola della mano destra.
Teorema di Ampère
La circuitazione del campo magnetico lungo una curva chiusa C è uguale al prodotto della permeabilità magnetica del mezzo per la corrente elettrica totale che attraversa la superficie delimitata dalla curva C.
Flusso Magnetico
Il flusso magnetico è una misura del numero di linee di campo magnetico (o di induzione magnetica) che attraversano una superficie.
Induzione Elettromagnetica
Legge di Faraday-Neumann-Lenz (o Legge dell'Induzione Elettromagnetica)
Quando il flusso di induzione magnetica attraverso la superficie di un circuito elettrico varia nel tempo, si genera una forza elettromotrice indotta, che a sua volta provoca una corrente elettrica indotta se il circuito è chiuso.
Legge di Lenz
Il verso della corrente indotta è tale che si oppone alla causa che l'ha generata.
Legge di Faraday (quantitativa)
La forza elettromotrice indotta è proporzionale alla variazione del flusso magnetico nel tempo.
Equazioni di Maxwell
Maxwell riassunse tutte le leggi fondamentali dell'elettricità e del magnetismo in quattro equazioni unificate:
Teorema di Gauss per il Campo Elettrico
Il flusso del campo elettrico attraverso qualsiasi superficie chiusa è proporzionale alla carica elettrica totale interna.
Teorema di Gauss per il Campo Magnetico
Il flusso del campo magnetico attraverso qualsiasi superficie chiusa è nullo (non esistono monopoli magnetici).
Legge di Faraday dell'Induzione Elettromagnetica (forma differenziale)
Un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico non conservativo.
Legge di Ampère-Maxwell (generalizzata)
Un campo magnetico può essere generato sia da una corrente elettrica sia da un campo elettrico variabile nel tempo (corrente di spostamento).