APPUNTI PRESI A LEZIONE+ APPROFONDIMENTO DAL LIBRO DI FISICA, Sbobinature di Fisica

Scarica APPUNTI PRESI A LEZIONE+ APPROFONDIMENTO DAL LIBRO DI FISICA e più Sbobinature in PDF di Fisica solo su Docsity! CORRENTI E CIRCUITI Cariche di segno opposto si attraggono, cariche dello stesso segno si respingono. La corrente elettrica è un moto ordinato di cariche elettriche presenti all’interno di un conduttore il cui moto è dovuto alla differenza di potenziale che si genera all’interno del circuito. Le cariche di un conduttore possono essere negative o elettroni, particelle libere di muoversi da un polo all’altro, o positive, in questo caso esse prendono il nome di protoni. La corrente elettrica, intesa come flusso di cariche elettriche negative verso il conduttore a potenziale positivo o viceversa, ha lo scopo di ristabilire l’equilibrio elettrico tra i due conduttori. Nei liquidi e nei gas essa è costituita da ioni positivi e ioni negativi, mentre nei conduttori metallici la corrente è data dalle sole cariche negative ossia dagli elettroni. Condizione fondamentale per la circolazione della corrente in un conduttore è proprio la diversa concentrazione di elettroni agli estremi, detta anche potenziale elettrico. Il passaggio della corrente in un circuito è infatti causato dalla differenza di potenziale tra polo a maggiore concentrazione di elettroni o polo positivo e quello a minor potenziale detto anche polo negativo. Maggiore è la differenza di potenziale e più grande sarà la spinta degli elettroni a muoversi da una parte all’altra del circuito, la quale prende il nome di tensione o voltaggio, espressa in volt. Gli elementi che definiscono la corrente sono 3: intensità, energia e potenza. Per intensità di corrente elettrica (I) si intende la quantità di elettroni che attraversano la sezione di un conduttore in un determinato arco di tempo. Questo parametro può essere costante o variabile nel tempo, permettendo di registrare due tipi differenti di corrente, chiamate rispettivamente continua o alternata. L’unità di misura dell’intensità di corrente è l’Ampere (A). -Batterie Anche detto generatore di tensione, svolge una funzione simile a quella delle persone che sollevano un tubo d’acqua ai due estremi. La batteria utilizza reazioni chimiche per produrre una differenza di potenziale elettrico ai suoi estremi, chiamati poli. + indica il polo con l'energia potenziale elettrica più alta, mentre - indica il polo con l’energia potenziale elettrica più bassa. Aggiungendo una batteria al circuito si genera una differenza di potenziale che produce un campo elettrico all’interno del circuito: gli elettroni presenti all’interno del conduttore sono soggetti a una forza in verso opposto al campo elettrico e generano così una corrente elettrica. Velocità di deriva: si tratta della velocità media dell’elettrone che è limitata dalle numerose collisioni con gli atomi del filo. Per questo motivo, le cariche negative si muovono lentamente. -Come si muove la corrente? Per convenzione la corrente in un circuito circola sempre dal polo positivo verso il polo negativo della batteria. La corrente si dice unidirezionale se le cariche si muovono tutte nello stesso verso, in particolare è continua se la sua intensità e il senso di moto delle cariche si mantengono costanti. (es. corrente prodotta dalle batterie nei dispositivi elettronici) La corrente è alternata se il senso di moto delle cariche subisce un’inversione periodica. (es. corrente prodotta alle centrali elettriche). Forza Elettromotrice = si definisce tale una differenza di potenziale esistente fra i suoi poli a circuito aperto, quando la batteria non è collegata a un circuito e non genera corrente. Sì indica con il nome f.e.m e si misura in volt (V). Più precisamente, la batteria è un generatore di fem, capace di mantenere una differenza di potenziale tra due punti. -Legge di Coulomb In fisica, la forza di Coulomb, descritta dalla legge di Coulomb, è la forza esercitata da un campo elettrico su una carica elettrica. Si tratta della forza che agisce tra oggetti elettricamente carichi, ed è operativamente definita dal valore dell'interazione tra due cariche elettriche puntiformi e ferme nel vuoto. la forza di coulomb è diretta lungo la congiungente le cariche e il verso dipende dal segno delle cariche. -Come si progetta un circuito? Un circuito elettrico è formato da un insieme di conduttori (fili) e di dispositivi (pile, lampadine, motori etc.) collegati fra loro in modo da permettere alla corrente di circolare. Affinché tale circolazione sia possibile, i fili e i dispositivi devono formare un percorso chiuso, senza interruzioni. pensiamo alla corrente come a un flusso di elettroni. Uno dei circuiti più semplici che si possono immaginare è costituito da una pila (o batteria), dei fili di collegamento e da una lampadina. La pila è fondamentale perché ci sia passaggio di corrente nel circuito. Essa è un generatore di tensione.Un altro esempio è costituito dalla dinamo (o più propriamente alternatore) usata nelle biciclette. Anche una presa di corrente si comporta come un generatore di tensione quando ci colleghiamo ad un circuito. -Generatori di differenze di potenziale Perchè una corrente continui a circolare in un circuito occorre la presenza di un generatore di differenza di potenziale, o d.d.p.: un dispositivo (una batteria) che tramite reazioni elettrochimiche fornisce energia alle cariche. -Potenza dissipata nei circuiti La parola ”resistenza” suggerisce ”attrito”, quindi ”energia dissipata”. In effetti, se una carica Q attraversa una differenza di potenziale V nel tempo t, c’è una perdita di energia potenziale V Q e quindi una potenza dissipata W: W=IV Tale energia è di fatto fornita dalla batteria e va a finire in energia termica (così funzionano le ”resistenze” degli scaldacqua elettrici). La potenza dissipata totale in un circuito in cui le resistenze sono poste in parallelo è più elevata di quella dissipata in un circuito in cui le stesse resistenze sono poste in serie, assumendo che i due circuiti siano alimentati dalla stessa fem. - Ciò è dovuto al fatto che la Req del circuito in parallelo è molto minore di quella del circuito in serie e che la potenza sviluppata da una differenza di potenziale su una resistenza è inversamente proporzionale alla resistenza stessa. -Condensatori in serie e parallelo CONDENSATORI: sistema costituito da 2 conduttori detti armature, posti a una distanza ravvicinata e separati o da isolante o da vuoto. Un’armatura andrà caricando positivamente, mentre l’altra negativamente grazie al fenomeno di induzione elettrostatica. I condensatori servono per accumulare carica elettrica, tenendo le cariche separate. - PARALLELO Avendo in un circuito 3 condensatori posti in parallelo di capacità C1, C2, C3, con una batteria di fem £, si osservi che la differenza di potenziale tra le armature è la stessa per tutti i condensatori. Ceq è data dalla somma delle 3 capacità dei condensatori. Ceq=C1+C2+C3…+Cn La carica delle armature del Ceq deve essere uguale e alla carica totale dei singoli condensatori: Q=Ceq*£ - SERIE I condensatori collegati in serie obbediscono alla stessa legge delle resistenze collegate in parallelo. Consideriamo sempre C1, C2, C3 collegati in serie con batteria. Ciascun condensatore ha la stessa quantità di carica sulle armature. La batteria fa sì che l’armatura sinistra di C1 acquisti una carica positiva +Q; Questa carica a sua volta induce una carica negativa -Q sull’armatura destra. Poiché inizialmente i condensatori sono tutti scarichi, la carica totale di C1 e C2 è pari a zero. Tramite un meccanismo che si riversa su tutti i condensatori, a fine percorso le armature di tutti condensatori avranno la stessa intensità di carica. -I Circuiti RC Si tratta di un circuito che contiene sia resistenza che condensatore. Se ci fossero sono i condensatori questi, una volta chiuso il circuito, si scaricherebbero istantaneamente; Posto invece la resistenza, questa limita la velocità di propagazione delle cariche e può passare un certo tempo prima che i condensatori si carichino. Inizialmente (prima di = 0) l'interruttore è aperto e non c'è corrente nella resistenza né carica sul condensatore. Al tempo t=0 l'interruttore viene chiuso e la corrente inizia a scorrere. Se non ci fosse la resistenza, il condensatore acquisterebbe immediatamente la carica Q=C*£ l'effetto della resistenza è quello di rallentare il processo di carica: maggiore è la resistenza, infatti, maggiore è il tempo impiegato dal condensatore a caricarsi. Per capire che cosa succede osserviamo che, finché scorre corrente nel circuito, ai capi della resistenza c'è una caduta di potenziale; quindi la differenza di potenziale tra le armature del condensatore è minore della fem della batteria. Con una minore differenza di potenziale tra le armature si accumulerà una quantità di carica minore di quella che si avrebbe se il condensatore fosse collegato direttamente alla batteria. - CARICA DI UN CONDENSATORE IN UN CIRCUITO RC - CORRENTE IN UN CIRCUITO RC PRIMO GRAFICO: Analizziamo la legge che esprime la carica q(t) sul condensatore al variare del tempo. Al tempo t=0 il termine esponenziale è e-0/t = e^0 = 1; perciò a t=0 la carica sul condensatore è nulla, come ci si aspetta: q(0) = C*E(1-1)=0 Nel limite opposto, per t → ∞, l'esponenziale tende a zero e la carica tende al valore CƐ: q(t-> infinito)=C*£(1-0)=C*£ Osserviamo, infine, che al tempo t = t la carica sul condensatore è: q=CE(1 - e-¹) = CE(1 - 0,368) = 0,632 CE cioè il 63,2% della sua carica finale. La variazione della carica sul condensatore in funzione del tempo è mostrata nel primo grafico. Sull'asse orizzontale sono indicati i tempi t, 2t, 3t e 4t. Osserviamo che al tempo t = 4t il condensatore è quasi completamente carico. La figura mostra anche che all'inizio (per t < 7) la carica sul condensatore aumenta rapidamente: ciò significa che nel circuito scorre molta corrente. In seguito il caricamento rallenta, perché all'aumentare della carica già presente sul condensatore aumenta la difficoltà ad accumulare altra energia vincendo la forza elettrica repulsiva. Alla fine (per t> 4t) la carica non varia quasi più: la corrente è praticamente nulla. SECONDO GRAFICO Notiamo che la variazione significativa della corrente è nell'intervallo di tempo tra t = 0 e t = 4t. Per t = 0 la corrente è 1(0) = E/R, cioè il valore che si avrebbe se il condensatore fosse sostituito con un filo ideale. Per t→ ∞ la corrente tende a zero, come previsto; il condensatore è completamente carico e non è possibile depositarvi altre cariche: il condensatore si comporta come un interruttore aperto. - Inizialmente la corrente è £/R, cioè la stessa che si avrebbe se non ci fosse il condensatore. - La corrente tende a zero dopo un intervallo di tempo pari a molte costanti di tempo t=RC. -Scarica di un condensatore Quando chiudiamo il circuito agendo sull'interruttore inizia a circolare la corrente ed il condensatore inizia a scaricarsi. fig.4 L'energia del condensatore per t=0 è pari a Q0 2/2C, l'energia dissipata dalla resistenza R è: ∫ ∞ 0 Ri(t)2dt = Q0 2/2C. Analizzando la direzione e il verso si osserva che la forza magnetica non ha la direzione né del campo magnetico né della velocità v, ma è perpendicolare a entrambi, ed è quindi perpendicolare al piano. Può inoltre puntare verso l’alto o verso il basso; se la carica è positiva punta verso l’alto, se è negativa punta verso il basso. -Forza Di Lorentz Forza magnetica che agisce su una particella in moto in un campo magnetico. -Intensità e Unità Di Misura Del Campo Magnetico Utilizzando l’espressione della forza possiamo calcolare l’intensità del campo magnetico che corrisponde a B= F/qv sen(angolo) e l’unità di misura utilizzata è il tesla (T). -Moto delle Particelle Cariche - NEL CAMPO ELETTRICO Una particella carica q in moto con velocità v in un campo elettrico E subisce una forza F proporzionale alla carica e al campo--> F= qE VELOCITÀ PARALLELA AL CAMPO Se la velocità della particella è parallela al campo quest’ultima con massa m viene accelerata o decelerata nella direzione del campo. La particella ha un moto rettilineo uniformemente accelerato con formula: a= qE/m ● Se la particella ha carica positiva è soggetta a una forza e un’accelerazione nella direzione e nel verso del campo elettrico. ● Se ha carica negativa la forza e l’accelerazione sono nel verso opposto. VELOCITÀ PERPENDICOLARE AL CAMPO In questo caso la particella descrive un arco di parabola nel campo. In questo caso il moto della particella risulta un moto nel piano xy in cui agisce il campo elettrico che esercita una forza elettrica accelerando la particella lungo l’asse y ma la velocità iniziale è diretta verso lungo l’asse x perciò avremo diverse equazioni: X=v0t moto uniforme lungo l’asse x Y= ½ at^2 moto uniformemente accelerato lungo l’asse y Dove v0 è la velocità iniziale e a= qE/m l’accelerazione della particella carica. Sostituendo nella seconda equazione a e t= x/v0 ricavata dalla prima equazione otteniamo l’equazione di un moto parabolico: -NEL CAMPO MAGNETICO VELOCITÀ PARALLELA AL CAMPO Se la velocità v di una particella è parallela al campo magnetico B la forza magnetica sulla particella è nulla--> F= qvB= 0 In questo caso l’accelerazione della particella è zero e la sua velocità rimane costante; avremo perciò un moto rettilineo uniforme. VELOCITÀ PERPENDICOLARE AL CAMPO Se la particella si muove in un campo magnetico uniforme e diretto verso il basso con velocità perpendicolare al campo il moto risultante è un moto circolare uniforme; in questo caso la forza magnetica è orizzontale e punta verso l’interno: la particella segue pertanto una traiettoria circolare in un piano orizzontale. La particella di massa m, carica q e velocità v si muove nel campo magnetico B costante, perpendicolare alla pagina ed entrante in essa. Poiché V è perpendicolare a B l’intensità della forza magnetica è F= qvB sen90= qvB. Analizziamo questo disegno. Nel punto 1 la particella si muove verso sinistra quindi la forza magnetica è diretta verso il basso e provoca un’accelerazione verso il basso. Nel punto 2 si muove verso il basso e la forza magnetica è diretta verso destra provocando un’accelerazione della particella verso destra. Infine nel punto 3 la forza esercitata sulla particella è diretta verso l’alto e così via. In ogni punto della traiettoria quindi la forza magnetica è perpendicolare alla velocità ed è diretta sempre verso un centro comune; la situazione descritta è quella di un moto circolare uniforme. Nel moto circolare uniforme l’accelerazione è diretta verso il centro della circonferenza ed è quindi necessaria una forza centripeta. In questo caso la forza centripeta è la forza magnetica. Seguendo qualche passaggio possiamo ottenere il raggio dell’orbita circolare di una particella in moto in un campo magnetico con velocità perpendicolare al campo. Come prima cosa scriviamo la formula dell’accelerazione centripeta a= v^2/r Successivamente poniamo ma uguale all’intensità del campo magnetico (ripreso dalla seconda legge della dinamica di Newton) e otteniamo Da qui, semplificando v, avremo il raggio: r= mv/ qB. -NEL CAMPO ELETTRICO E MAGNETICO Il campo elettrico provoca un’accelerazione della particella nella direzione del campo mentre il campo magnetico mantiene costante il modulo della velocità della particella cambiando ,invece, la direzione. Un campo elettrico può compiere lavoro su una particella carica mentre un campo magnetico non può; la forza elettrica infatti compiendo un lavoro sulla particella aumenta la velocità di quest’ultima. Se la particella si muove in un campo magnetico invece su di essa non viene compiuto alcun lavoro poiché la forza magnetica è sempre perpendicolare alla direzione del moto; ecco perché la velocità della particella nel campo magnetico rimane costante. La forza totale che agisce su questo tipo di particella è espressa come: F= qE + qvB= q(E + v + B) -Spettrometro di Massa Una delle applicazioni del moto circolare di una particella carica nel campo magnetico è lo strumento noto come spettrometro di massa, utilizzato per separare gli isotopi (atomi dello stesso elemento con massa differente) e misurare la massa atomica. Questo strumento trova molte applicazioni in medicina (misura i gas della respirazione), in biologia (per studiare la fotosintesi), in geologia (per datare i fossili) e nelle scienze spaziali. Come funziona? Un fascio di ioni di massa m e carica q entra con velocità v in una regione in cui è presente un campo magnetico costante perpendicolare alla velocità del fascio. Il campo fa sì che gli ioni si muovono lungo una traiettoria circolare con un raggio che dipende dalla massa e dalla carica dello ione secondo la formula del raggio, perciò isotopi differenti seguono cammini differenti e possono essere separati e identificati. - CAMPO GENERATO DA UN SOLENOIDE Un solenoide è un dispositivo elettrico nel quale un lungo filo è avvolto in una serie di spire ravvicinate. -Quando v=0, cioè il magnete è fermo non si osserva alcuna corrente. Fem indotta: un campo magnetico variabile crea una forza elettromotrice indotta Intensità della corrente e della fem indotta: è proporzionale alla rapidità con cui varia il campo magnetico; più rapidamente varia il CM, maggiore è la fem indotta. - Flusso del campo magnetico Esistono altri modi per generare la fem; Si potrebbe anche indurre una fem in una bobina facendola ruotare, cioè variando l’angolo formato dalla bobina con il campo magnetico costante, oppure estraendola dal campo, cioè facendo variare l’area della sezione trasversale della bobina stessa. Tutto questo viene racchiuso sotto il nome di flusso magnetico: si tratta di una misura del numero di linee del campo magnetico che attraversa un’area. Flusso del vettore campo magnetico: -Osserviamo che quando il CM è perpendicolare alla superficie della spira, cioè l’angolo=0 il flusso magnetico è data dal rapporto del B*A. -Quando il CM è parallelo alla superficie, cioè quando l’angolo=90°, il flusso magnetico è nullo. - Legge dell’induzione di Faraday Il simbolo - davanti ad N indica che la fem indotta si oppone alla variazione del flusso magnetico. - La legge di Lenz questa legge giustifica dal punto di vista fisico il segno negativo che compare nella legge dell’induzione di Faraday. Una corrente indotta scorre sempre nel verso che si oppone alla variazione che l’ha causata. Quando il polo nord si avvicina ad una sira in questa è indotta una corrente che tende a opporsi al moto del magnete. La corrente che scorre nella spira genera un campo magnetico il cui polo nord punta in direzione del polo nord del magnete. Ne deriva così una forza repulsiva che si oppone al moto del magnete. Quando si allontana il magnete dalla spira, la corrente indotta genera un campo magnetico con il polo sud diretto verso il polo nord del magnete. La forza attrattiva che ne risulta si oppone al moto del magnete. - Analisi della forza elettromotrice indotta Una barretta conduttrice scivola senza attrito su due fili orizzontali in presenza di un campo magnetico uniforme diretto verso l’esterno della pagina. man mano che la barretta si sposta l’area del circuito formato dai fili e dalla barretta aumenta di DA=vDtl (D=delta). Il campo magnetico B è perpendicolare alla superficie del circuito formato dalla barretta, dai fili e dalla lampadina, quindi il flusso del campo magnetico è uguale a B*A. Spostando la barretta e aumentando l’area del circuito immerso nel campo aumenta di conseguenza il flusso del campo magnetico: la corrente che si genera nel circuito, per opporsi alla variazione di flusso che l’ha generata, è tale da creare un campo magnetico opposto a quello iniziale. La fem indotta e quindi la corrente esistono finché la barretta si muove. Dalla foto a pag. 11 : Il moto della barretta induce una corrente in verso orario e una corrispondente forza magnetica diretta verso sinistra. Per compensare la forza magnetica e mantenere costante la velocità della barretta è necessaria una forza esterna uguale e opposta. Compiendo un lavoro per spostare la baretta nel campo magnetico l’energia meccanica si trasforma in energia elettrica. - Generatori elettrici di corrente alternata Un generatore elettrico è un dispositivo progettato per trasformare il modo efficiente energia meccanica in energia elettrica. L’energia meccanica può essere fornita da una sorgente qualunque, in tutti i casi il principio di funzionamento è lo stesso. L’energia meccanica è utilizzata per muovere un conduttore all’interno di un campo magnetico e produrre così una fem indotta. Quando la spira è messa in rotazione da una sorgente esterna di lavoro meccanico, produce una fem indotta che può essere utilizzata per alimentare un circuito. Questi generatori funzionano con la rotazione della bobina, la quale provoca una variazione nel flusso magnetico e il processo può così continuare per un tempo indefinito. Analizzando un grafico possiamo notare come la corrente nella bobina circola con verso alternato. Per questo motivo i generatori di questo tipo vengono detti alternatori. - Induttanza Mutua induttanza: una corrente variabile in una bobina induce una corrente in un’altra bobina. Autoinduttanza: una singola bobina può svolgere il lavoro analogo spiegato in precedenza anche su se stessa, singola ed isolata. Se si chiude il circuito agendo sull’interruttore, la corrente nella bobina che prima era nulla, cresce con l’andamento molto rapido. Il flusso magnetico inizia così a crescere e questo provoca nella bobina una fem indotta. La direzione del flusso magnetico è diretto nel verso opposto alla sorgente che l’ha causato, quindi della corrente elettrica. Per aumentare la corrente nella bobina è necessario forzare la corrente contro una fem opposta. Ciò vuol dire che per aumentare la corrente si deve comunque compiere del lavoro. se nella bobina già esiste una corrente e se tale diminuisce col tempo, la legge di Lenz assicura che la corrente autoindotta si opporrà alla diminuzione, tentando di mantenere costante la corrente. - I Circuiti RL qualunque superficie chiusa è sempre nullo. In pratica, tutte le linee di campo che escono dalla superficie rientrano in essa. Non esistono monopoli magnetici più forti, cioè cariche magnetiche isolate. - La Legge di Faraday-Lenz L’induzione elettromagnetica è governata dalla legge di Faraday, la quale stabilisce che la fem in un circuito è proporzionale alla variazione temporale del flusso del CM attraverso il circuito: il segno meno indica che la fem indotta genera una corrente che si oppone alla variazione del flusso magnetico. La circuitazione del campo elettrico lungo un percorso chiuso (gamma) è uguale alla derivata temporale, cambiata di segno, del flusso del campo magnetico attraverso la superficie delimitata dal percorso gamma. La circuitazione C(E) del campo elettrico dipende dalla variazione del flusso del campo magnetico. - Circuitazione di un campo vettoriale lungo una linea chiusa Circuitazione: Linea chiusa che racchiude il campo vettoriale. La circuitazione di un campo vettoriale V lungo una linea chiusa (gamma) è la grandezza scalare data dall’integrale di linea V su gamma. - La legge di Ampère Questa legge lega il campo magnetico lungo una curva chiusa alla corrente elettrica concatenata alla curva. La circuitazione del campo magnetico lungo un percorso chiuso gamma è il prodotto della permeabilità magnetica del vuoto per la somma delle correnti concatenate al percorso: La circuitazione C(B) del campo magnetico dipende dalla variazione del flusso del campo elettrico e della corrente; una corrente oppure un campo elettrico variabile genera un campo magnetico. - In che modo le cariche interagiscono con i campi Una carica puntiforme q in un campo elettrico E è soggetta a una forza elettrica: Fe=q*E e, se è in moto con velocità v in un campo magnetico B, è soggetta a una forza magnetica : Fm=q*v x B, dove x=prodotto vettoriale. Combinando queste due forza, otteniamo la forza complessiva che agisce su una carica q in un campo elettromagnetico, la Forza di Lorentz: F=q(E+v x B) - Le Onde Elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell prevedono l'esistenza nello spazio vuoto di configurazioni di campi elettrici e magnetici, fra loro correlati, che variano sinusoidalmente nel tempo e nello spazio. Tali configurazioni di campi, dette onde elettromagnetiche, si propagano alla velocità della luce. Maxwell suggerì che la luce stessa fosse in effetti costituita da onde elettromagnetiche. La sua teoria implica anche che le onde elettromagnetiche non dovessero limitarsi alla luce visibile e che dovesse essere possibile produrre con circuiti oscillanti. Il primo esperimento di produzione e osservazione di onde elettromagnetiche fu eseguito nel 1887 dal fisico tedesco Heinrich Hertz, il quale si servì di quello che in sostanza era un circuito LC per generare una corrente alternata e trovò che si poteva trasferire energia da questo circuito a un altro simile, distante alcuni metri. Riuscì anche a dimostrare che il trasferimento di energia evidenzia fenomeni tipici delle onde, come la riflessione, la rifrazione, l'interferenza, la diffrazione e la polarizzazione. Non c'era alcun dubbio: il primo circuito aveva prodotto onde elettromagnetiche e queste si erano propagate nella stanza fino al secondo circuito. Fatto ancora più importante, Hertz riuscì a dimostrare che la velocità di propagazione di queste onde era approssimativamente uguale alla velocità della luce, come aveva previsto Maxwell. Guglielmo Marconi intuì immediatamente le implicazioni degli esperimenti sulle onde elettromagnetiche e in particolare il fatto che le onde si sarebbero potute utilizzare per le comunicazioni, eliminando i fili di cui aveva bisogno il telegrafo. Quando Maxwell morì, le onde elettromagnetiche erano ancora solo una teoria; venti anni dopo stanno già rivoluzionando le comunicazioni. - Produzione di un'onda elettromagnetica Supponiamo che al tempo = 0 il generatore fornisca all'estremo superiore dell'antenna un massimo di carica positiva e all'estremo inferiore un massimo di carica negativa. Una carica positiva di prova posta sull'asse x nel punto P è soggetta a una forza verso il basso; quindi il campo elettrico in quel punto è diretto verso il basso. Dopo un breve intervallo di tempo, quando la carica sull'antenna è minore, anche il campo elettrico in P ha un'intensità minore. La figura 9b mostra un fatto ancora più importante: il campo elettrico prodotto all'istante t=0 non è svanito e nemmeno è stato semplicemente sostituito dal nuovo campo di intensità minore, ma si è allontanato dall'antenna fino al punto Q. Dopo che il generatore ha compiuto un quarto di ciclo, nell'istante = 7/4, l'antenna è scarica e il campo si annulla. In seguito, le cariche sui segmenti di antenna cambiano segno e danno luogo a un campo elettrico che punta verso l'alto. Il campo si annulla di nuovo dopo tre quarti di ciclo, cioè per t = ¾ T. Subito dopo il campo elettrico inizia a puntare verso il basso un'altra volta. Il risultato è un campo elettrico a forma di onda, che si allontana regolarmente dall'antenna. Finora abbiamo parlato solo di metà dell'onda elettromagnetica, quella legata al campo elettrico; l'altra metà è un'onda simile, ma legata al campo magnetico. La corrente fluisce verso l'alto. Puntando il pollice della mano destra nella direzione della corrente e ruotando le dita intorno al filo, secondo la regola del pollice della mano destra, vediamo che, quando E è diretto verso il basso, B è diretto verso l'interno della pagina. In questo caso E è diretto verso l'alto e, per la regola del pollice della mano destra, B è diretto verso l'esterno della pagina. Subito dopo il campo elettrico inizia a puntare verso il basso un'altra volta.