Tesina elettromagnetismo

7/30/2019 Tesina elettromagnetismo

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Lelettromagnetismo | Premessa I

PREMESSA

Lelettromagnetismo un fenomeno molto importante. Esso alla base del

funzionamento di molte apparecchiature tecnologiche che ormai sono alla base

della nostra vita.

Nella prima parte cercher di andare a ripercorrere la storia della ricerca e dello

sviluppo dellelettromagnetismo.

Nella parte successiva, andr ad analizzare quello che viene definito

geomagnetismo, ovvero il campo magnetico prodotto dal nostro pianeta. Cercher

anche di ripercorrere quello che stato lo sviluppo di tale campo.

Passer quindi a studiare lelettromagnetismo dal punto di vista fisico. Per fare ci

analizzer le leggi di Gauss, Ampere, Faraday-Lentz, arrivando alla sintesi fatta da

Maxwell. Inoltre analizzer il funzionamento dei circuiti LC, che sono alla base della

radio.

Dal punto di vista storico, partir dallinvenzione del telegrafo senza fili di Marconi, e

delle onde radio, per andare a vedere come ilfascismo riusc ad utilizzare questa

tecnologia per creare consensi e monopolizzare la vita delle persone.

Nellultima parte andr ad esaminare alcuni utilizzi contemporanei

dellelettromagnetismo. Proceder quindi, ad analizzare brevemente il

funzionamento dei treni a levitazione magnetica e dellacceleratore di particelle

presente al CERN di Ginevra


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Lelettromagnetismo | Indice II

INDICE

Pagina

1. Introduzione, Lelettromagnetismo 1

2. Storia dellelettromagnetismo 1

3. Il Geomagnetismo 4

3.1 Introduzione 4

3.2 I poli magnetici 5

3.3 Caratteristiche del campo geomagnetico 5

3.4 Variazioni del campo geomagnetico nella storia 63.5 Il paleomagnetismo 6

4. I teoremi di Gauss 8

4.1 Introduzione 8

4.2 Equazione di Gauss per il campo elettrico 8

4.2.1 Introduzione 8

4.2.2 Dimostrazione su una sfera 84.2.3 Generalizzazione 9

4.3 Equazione di Gauss per il campo magnetico 10


4.3.2 Osservazioni 10

5. La legge di Ampere 12

5.1 Introduzione 12

5.2 Legge di Ampere 12

5.3 Dimostrazione 12

6. La legge di Faraday-Lentz 13

6.1 Introduzione 13

6.2 Considerazioni sulla legge di Faraday-Lentz 13


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Lelettromagnetismo | Indice III

7. Le equazioni di Maxwell 14

7.1 Introduzione 14

7.2 Dimostrazione 14

7.3 Sintesi 16

8. I circuiti LC 16

8.1 Introduzione 16

8.2 Studio dei circuiti LC 16

9. Usi dellelettromagnetismo nella storia 18

9.1 Introduzione 18

9.2 Guglielmo Marconi 18


9.2.2 Marconi e il fascismo 18

9.3 Il fascismo 19

9.3.1 Dalla formazione del partito alla marcia su Roma 199.3.2 Lorganizzazione dei consensi 20

9.3.3 La struttura del regime fascista 21

9.3.4 Date importanti per il fascismo 22

10. Utilizzi recenti dellelettromagnetismo 24

10.1 Lacceleratore di particelle del CERN 24

10.2 Il treno a levitazione magnetica 2511. Mappa concettuale 26

12. Bibliografia e Sitografia 27


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Lelettromagnetismo | Cap. 1 | Introduzione 1

INTRODUZIONE

LELETTROMAGNETISMO

Lelettromagnetismo alla base del principio di funzionamento degli strumenti

elettronici che ormai utilizziamo tutti i giorni. Infatti, grazie allelettromagnetismo,

possiamo ottenere energia elettrica, comunicare con tutto il mondo e non solo!

Questo perch per produrre energia elettrica dobbiamo utilizzare una turbina

elettrica, formata da una bobina allinterno di un grosso magnete. Questo magnete,

messo in movimento dalle varie fonti energetiche, crea una variazione di flusso

magnetico e quindi, come vedremo dopo, produce della corrente allinterno del filo,

che la base di molte attivit umane.

STORIA DELLELETTROMAGNETISMO

Allinizio della cultura scientifica non si sapeva molto sullelettromagnetismo.

Sullelettricit si conosceva soltanto che alcuni materiali, principalmente ambra e

vetro, se venivano strofinati con un panno di lana producevano delle piccole

scariche elettriche. Invece sul magnetismo si sapeva ancora meno, tanto che i

magneti venivano considerati come delle pietre viventi. Plinio il vecchio, autore

latino che visse dal 23 al 79 d.C., nel capitolo 25 del libro 36 della sua opera

Naturalis Historia, narra che il primo magnete fu scoperto per caso da un pastore

cretese di nome Magnes. Plinio ci dice che, mentre Magnes stava passeggiando, il

suo bastone che aveva la punta ricoperta di ferro, fu attratto da una pietra

misteriosa che, da allora prese il nome di magnete. Alcuni documenti stabiliscono

che, alcune civilt della Cina e dellAsia, conoscessero gi le propriet dei magneti in

et remote. Nonostante ci, questi effetti, non avevanouna spiegazione scientifica. Nel 1200 circa, i cinesi

costruirono una prima rudimentale bussola che,

sfruttava proprio questi fenomeni. Solo nel 1600, con la

pubblicazione del De Magnete del fisico inglese

Wiliam Gilbert, si inizi a capire questi fatti. In questo

trattato, Gilbert distinse i fenomeni elettrici da quelli

magnetici. Decise di chiamare elettrica (dal greco

elektron = ambra) la forza che viene esercitata tra


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Lelettromagnetismo | Cap. 2 | Storia dellelettromagnetismo 2

le cariche. Inoltre disse che lintero pianeta una grande calamita, il cui campo

agisce sullago della bussola orientandolo in direzione nord-sud. Un suo seguace,

Benjamin Franklin (1706-1790) elabor una teoria secondo la quale lelettricit

sarebbe un fluido presente in tutta la materia. Leccesso o la carenza di tale fluido

provocherebbe i due stati di elettrizzazione.

Nonostante questo, cera ancora una base vitalistica della scienza, che si esaur

definitivamente dopo il conflitto tra Galvani e Volta. Galvani speriment lazione

della corrente elettrica su una zampa di rana, osservando che essa si contraeva al

passaggio della corrente. Spieg tale fenomeno con il magnetismo animale. Di

parere opposto fu Volta, che sostenne che le contrazione erano causate da una

differenza di potenziale, esterna allanimale. Per provare ci, costru la pila

bimetallica. Questa scoperta fu molto importante, perch si prest a moltissimi usi

in ambito scientifico e industriale. Ma Colui che diede un fondamento matematico ai

fenomeni elettrostatici fu Charles-Augustin De Coulomb. Egli studi il fenomeno

dellattrito elettrostatico e ne diede delle leggi matematiche.

Le prime correlazioni tra elettricit e magnetismo furono scoperte dal fisico danese

Hans Christian .Nel 1820, eseguendo un esperimento, intu che un filopercorso da corrente elettrica generava attorno a s un campo magnetico in grado

di modificare la direzione di una bussola messa nelle vicinanze.

Pochi anni dopo, Michael Faraday, esegu un

esperimento analogo e fu in grado di

dimostrare che, una corrente che scorre in

una bobina pu indurre una corrente in una

seconda bobina posta in prossimit dellaprima, a causa di una variazione del flusso di campo magnetico.

Nel corso del XIX secolo le scoperte sullelettricit ed il magnetismo si susseguirono

rapidamente fino ad arrivare aAndr Marie Ampere che scopr, che due fili paralleli

percorsi da corrente, si attraggono o si respingono a vicenda.


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Lelettromagnetismo | Cap. 2 | Storia dellelettromagnetismo 3

Nel 1827, Georg Simon Ohm (1789-1854), riusc a riorganizzare tutte le scoperte

sullelettromagnetismo attraverso le due leggi:

1. = 2. =

Grazie a queste due leggi, le scoperte scientifiche e tecnologiche si susseguirono a

ritmo incalzante. Nel 1835, Joseph Henry, invent il rel ad induzione magnetica.

Nel 1844, Samuel Morse, invi il primo messaggio telegrafico. Nel 1878, Thomas

Alva Edison, brevett la lampadina e, insieme al suo assistente Nikola Tesla,

progett anche le prime centrali elettriche a corrente continua.

Un grande contributo fu dato dal fisico-matematico britannico Maxwell, chesintetizz le teorie elettriche e magnetiche in 4 equazioni e, svilupp una teoria

secondo la quale, la luce una radiazione di un onda elettromagnetica. Solo dopo il

suo lavoro si potr parlare di onde elettromagnetiche. Questa teoria fu confermata

dagli studi del fisico tedesco Heinrich Hertz che, nel 1886, riusc a rivelare le onde

elettromagnetiche presenti nellatmosfera. Inoltre, nel 1896, Guglielmo Marconi

riusc a sfruttare queste onde per realizzare il primo sistema di comunicazione senza

filo, il telegrafo senza filiche porter in breve tempo alla diffusione della radio.

Per, lelettricit, era ancora considerata

come fluido di onde elettromagnetiche, fino

a che nel 1897,Joseph John Thomson, scopr

lesistenza di una particella sub-atomica

avente carica negativa, che denomin

elettrone. Fu inoltre in grado di misurarnela massa e la carica in modo approssimativo. Questa scoperta rappresent una

rivoluzione scientifica molto importante che port a profondi mutamenti nel

pensiero scientifico del XX secolo. Infatti oggi sappiamo che, lelettricit statica

data da correnti superficiali di elettroni su dei materiali isolanti, mentre lelettricit

dinamica generata da un insieme di elettroni che scorrono nelle bande di

conduzione dei metalli. I fenomeni magnetici della corrente, invece, sono da

imputarsi al fatto che gli elettroni, come altre particelle, si comportano come dei

piccoli magneti, ruotando su loro stessi con un asse di polarizzazione denominato


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Lelettromagnetismo | Cap. 3 | Il geomagnetismo 4

spin. Dopo la scoperta che lelettricit formata da corpuscoli, si scopr anche che

tutti i corpuscoli emettono onde elettromagnetiche nello spazio: queste onde sono

quelle che noi possiamo generare appositamente e convogliare con sistemi di

ricezione per poi trasformare, attraverso strumenti appositi, in frequenze udibili e

visibili. La prima misura accurata della carica dellelettrone fu ottenuta dal fisico

statunitense Robert Andrews Millikan. Nei primi anni del XX secolo i fisici scoprirono

che, la teoria ondulatoria di Maxwell, non poteva spiegare tutte le propriet

osservate. Infatti nel 1900, il fisico tedesco Max Planck, dimostr che lo spettro di

un corpo nero poteva essere spiegato solo se si assumeva che i fenomeni di

emissione e di assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte della

materia, avvenissero non in modo continuo, ma discreto, attraverso lo scambio di

quantit di energia definite, dette quanti. Nel 1905,Albert Einstein, utilizz lipotesiquantistica per spiegare leffetto fotoelettrico. Oggi la doppia natura, ondulatoria e

corpuscolare, della radiazione elettromagnetica riconosciuta universalmente. In

base al principio di complementarit di Born, la radiazione elettromagnetica fa

emergere ora luno, ora laltro aspetto in base allattrezzatura che noi utilizziamo

per osservarla. Essa infatti, non neutra sul fenomeno ma fa prevalere o luna o

laltra forma.

Utilizzi recenti di questi fenomeni possiamo trovarli, ad esempio, nel treno alevitazione magnetica e nellacceleratore di particelle del CERN di Ginevra.

IL GEOMAGNETISMO

1. INTRODUZIONE

Il campo magnetico terrestre un fenomeno naturale presente sul pianeta Terra e

comune a tutti i corpi celesti, come ad esempio il Sole o la Luna. Esso pu essere

visto come un dipolo magnetico che per non ha i poli statici. Inoltre i poli magnetici

non corrispondono con quelli geografici, ma sono inclinati di 11,3 rispetto allasse di

rotazione terrestre. Lintensit del campo magnetico non per costante nel tempo,

ma subisce variazioni notevoli sia in termini di direzione, sia in termini di intensit.

Queste variazioni hanno portato, nel corso del tempo, alla deriva dei poli magnetici,

fino ad arrivare ad una inversioni dei poli stessi che si scambiano reciprocamente.

Il magnetismo della Terra molto importante per la vita delluomo. Infatti esso si

estende per diverse decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando la


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Magnetosfera. Questultima una sorta di scudo elettromagnetico che ha il

compito di ridurre il numero di raggi cosmici che arrivano al suolo. Proprio grazie

allinterazione tra i raggi cosmici, o vento solare, e la magnetosfera che, si

formano le aurore boreali.

La scoperta del campo magnetico terrestre risale al

1269 ad opera di Pierre de Maricourt, scienziato

francese del XIII secolo.

Nel sistema internazionale (SI) il campo

geomagnetico viene misurato in Tesla(T). Essendo

per, valori molto piccoli, si usa un suo

sottomultiplo, cio il nanoTesla (nT) che pari a

10 Tesla. Sulla superficie terrestre questo valore, varia da circa 210 nellezone equatoriali, a circa 710 nelle zone polari.2. I POLI MAGNETICI

Per definizione, si dice polo magnetico, il punto dove il campo geomagnetico,

generato dal nucleo interno terrestre, ha una direzione verticale.

Le definizione di polo nord e polo sud sono solo delle convenzioni. Infatti, al

contrario di quanto avviene in una calamita, le linee di campo magnetico, escono dal

polo sud ed entrano nel polo nord. Lago di una bussola non potrebbe indicare un

polo di uguale polarit, ma solo lopposto.

Inoltre lasse geografico e lasse magnetico della Terra

non coincidono. I poli magnetici, a differenza di quelli

geografici che sono statici, ruotano lentamente lungo

una circonferenza di quasi 160 km.

3. CARATTERISTICHE DEL CAMPO GEOMAGNETICO

La prima teorizzazione esatta del campo geomagnetico fu data da Gauss nel 1832.

Gauss disse che, il campo geomagnetico pu essere paragonato ad un campo

prodotto da un dipolo magnetico situato allinterno della Terra e formante un

angolo di 11,3 con lasse terrestre.


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Questa interpretazione rimane solo teorica, in quanto nel centro della Terra si

raggiungono temperature molto superiori alla temperatura di Curie (1043 K, circa

770C). Oltre questa temperatura, qualunque minerale ferromagnetico perde le sue

propriet magnetiche.

Il campo geomagnetico, come gi detto, non costante lungo tutta la superficie

terrestre. Queste variazione non dipendono da cambiamenti geologici o morfologici.

Infatti il campo geomagnetico costituito da tre parti:

Il campo nucleare, generato dal nucleo esterno della Terra a causa di sistemidi correnti elettriche;

Il campo crostale, generato da rocce magnetizzate dal campo nucleare; Il campo esterno o atmosferico e il campo indotto interno, prodotti da correnti

elettriche generate nellatmosfera terrestre.

4. LE VARIAZIONI DEL CAMPO GEOMAGNETICO NELLA STORIA

Come gi detto il campo geomagnetico non costante ed uniforme. Le sue

variazioni vengono calcolate sulla base di valori medi giornalieri, mensili ed annuali.

Se queste misurazioni rivelano dati diversi dalla normalit, il campo geomagnetico si

definisce attivo. Queste variazioni vengono analizzate in base alla loro ciclicit,

durata e origine. Si possono suddividere in:

Variazioni esterne:o Regolari;o Intermedie (pulsazioni);o Irregolari.

Variazioni interne:o Variazioni secolari.

Lo studio di queste variazioni nel passato prende il nome di Paleomagnetismo.

5. IL PALEOMAGNETISMO

Essenzialmente il paleomagnetismo lo studio del campo geomagnetico nel

passato, attraverso lo studio di rocce e sedimenti nel momento della loro

formazione. Questo reso possibile grazie al fatto che, molte rocce conservano una

magnetizzazione propria che stata indotta dal campo magnetico terrestre


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presente nel momento della loro formazione. Ad esempio, quando una lava si

raffredda, al suo interno si formano numerosi cristalli di minerali ed alcuni di essi,

come la magnetite, sono particolarmente sensibili alla presenza del campo

magnetico della Terra. Perci, questi minerali, vengono magnetizzati nel momentodella loro formazione dal campo geomagnetico esistente in

quel momento e diventano dei piccoli magneti permanenti

con il loro piccolo campo magnetico orientato nel verso di

quello che lo ha prodotto. Si cos riusciti a scoprire che il

campo geomagnetico esiste da almeno 3,5 miliardi di anni. Si

inoltre riusciti a vedere che, nel corso della storia del

nostro pianeta, la direzione di questo campo si invertita

varie volte. Quando il campo nella direzione del campo

odierno si dice che in posizione normale, altrimenti

inversa. Con lutilizzo di numerosi campioni di roccia, gli

scienziati sono riusciti a ricostruire in dettaglio la

successione dei periodi di tempo a polarit normale e

inversa che si sono susseguiti negli ultimi 5 milioni di anni. In

questo modo si stabilita una scala stratigrafica

paleomagnetica divisa in 4 epoche magnetiche. Secondo lericerche di alcuni esperti in questo settore (pubblicate nella

rivista Le scienze 14 aprile 2002 e18 dicembre 2003), negli

ultimi anni si sta verificando un calo di intensit del campo

magnetico della Terra che, potrebbe segnalare larrivo di un

capovolgimento improvviso del campo.

Lo studio del campo magnetico terrestre, condotto lungo le

dorsali oceaniche ha contribuito alla formulazione dellateoria della tettonica a placche. Infatti, lungo le dorsali, vi

una continua emissione di lava basaltica che, raffreddandosi,

registra il campo geomagnetico presente prima di venire

annessa ai lati della dorsale stessa e divisa in due dalle

emissioni successive. Con il passare del tempo, questa

bandatura simmetrica, ha registrato le inversioni di polarit del campo magnetico

della Terra e permesso di distinguere il fenomeno dellespansione dei fondali

oceanici. Incrociando i vari dati geologici e paleontologici, si pu ricostruire tutti gli


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Lelettromagnetismo | Cap. 4 | I teoremi di Gauss 8

spostamenti dei continenti, la loro frammentazione e unione nel tempo sulla

superficie del pianeta.

I TEOREMI DI GAUSS

1. INTRODUZIONE

Carl Friedrich Gauss (1777 1855) fu un matematico, astronomo e fisico tedesco

che ha dato contributi determinanti in vari campi, tra cui

matematica e fisica. E noto principalmente per il teorema del

flusso di campo elettrico e per il teorema del flusso di campomagnetico. Questi due teoremi sono molto importanti perch

permetteranno a Maxwell di arrivare alla sintesi sullo studio

delle onde elettromagnetiche.

2. EQUAZIONE DI GAUSS PER IL CAMPO ELETTRICO

2.1 Introduzione

Gauss dice che il flusso di campo elettrico su una superficie chiusa vale:

= 2.2 Dimostrazione su una sfera

Per dimostrare questo teorema considero una superficie, anche non reale. Questa

superficie detta superficie gaussiana. In questo caso considero una sfera con

allinterno una carica. Prendo un punto P sulla sfera e considero lo spostamento che former 0 gradi con la normale, in quanto il campo radiale.


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Nel punto P il flusso di campo elettrico sar dato da:

= cosDove avr =

e cos0 =1. Per cui sar:

=

Ora considerer il flusso totale che sar la sommatoria di tutti i appartenenti alla sfera:

= =

Essendo

tutto costante, potr portarlo fuori dalla sommatoria e otterr:

=

Ma sar la superficie della sfera, e quindi 4: =

4

Da cui semplificando otterr:

= 2.3 Generalizzazione

Cercando di generalizzare lequazione prima ottenuta, considero un piano qualsiasi

con una sola carica sopra. In questo esempio posso comunque individuare una sfera

intorno alla carica e ricondurmi alla dimostrazione di prima.


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Considerando un piano con pi cariche, posso individuare intorno ad ogni carica una

sfera.

Il flusso totale sul piano, sar la sommatoria di tutti i flussi delle varie sfere.

Per cui generalizzando la formula ottenuta prima avr che:

= 3. EQUAZIONE DI GAUSS PER IL CAMPO MAGNETICO

3.1 Introduzione

Per quanto riguarda il flusso di campo magnetico lungo una linea chiusa, Gauss, ci

dice che esso vale 0.

=03.2 Osservazioni

Per capire meglio questa equazione bisogna comprendere la sostanziale differenza

tra campo elettrico e campo magnetico.


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Il campo elettrico prodotto da una carica di forma radiale:

il campo magnetico prodotto da una calamita former sempre delle lineechiuse, cio uscir dal polo nord e entrer nel polo sud:

Bisogna inoltre far notare che non possibile spezzare a met una calamita.

Infatti se noi tagliamo a met una calamita, otterremo due calamite aventi

tutte e due il polo nord e il polo sud.

Da queste osservazioni si pu capire che il flusso di campo magnetico lungo una

linea chiusa vale 0, in quanto tutte le linee di campo che escono dal polo nord

rientrano nel polo sud.


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Lelettromagnetismo | Cap. 5 | Legge di Ampere 12

LEGGE DI AMPERE

1. INTRODUZIONE

Ampere fu un fisico francese, nato nel 1775 e morto nel 1836. E molto conosciuto

per i suoi studi sullelettricit, sul magnetismo e sullinterazione tra i due.

2. LEGGE DI AMPERE

Ampere ci dice che la circuitazione del campo magnetico lungo una linea chiusa

uguale a :

=

3. DIMOSTRAZIONE

Consideriamo un filo percorso da corrente e prendiamo intorno ad esso una

circonferenza.

Considerando un punto sulla circonferenza avr che B sar costante, in quanto il

raggio R non cambia, e langolo che c tra B e il tratto dlsar 0 in quanto tangente.

Quindi cos0 =1.

Da qui avr che:

= Per la legge di Biot-Savart avr che:

=


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Lelettromagnetismo | Cap. 6 | Legge di Faraday-Lentz 13

Sostituendo dentro lequazione otterr che:

=

Essendo che il termine costante, posso portarlo fuori dalla sommatoria:

=

Ma il termine corrisponde a tutti i punti della circonferenza e quindi saruguale a 2 : =

2

Semplificando otterr che:

= LA LEGGE DI FARADAY-LENTZ

6.1 INTRODUZIONE

La legge di Faraday-Lentz ci dice che:

= 6.2 CONSIDERAZIONI SULLA LEGGE DI FARADAY-LENTZ

Il meno davanti stato messo da Lentz e sta ad indicare la conservazione

dellenergia. Infatti si pu dire che:

= Ma = , sostituendo verr:

= =

Avr anche che =: = =


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Lelettromagnetismo | Cap. 7 | Le equazioni di Maxwell 14

Per questo posso scrivere che:

...=

Quindi se un filo viene esposto ad una variazione di campo magnetico, allinterno diesso si produrr una differenza di potenziale che andr ad opporsi alla variazione di

flusso che lha generata.

LE EQUAZIONI DI MAXWELL

1. INTRODUZIONE

Nel 1850 circa, il fisico scozzese J.C. Maxwell (1831-1879), fece una sintesi

straordinaria e riusc a dimostrare che la luce un onda elettromagnetica. Solo dopo

il suo lavoro potremo parlare di onde elettromagnetiche.

2. DIMOSTRAZIONE

Maxwell part da queste quattro equazioni:

Legge di Gauss per il campo elettrico: =

Legge di Gauss per il campo magnetico: =0

Legge di Faraday-Lentz: =

Legge di Ampere: =


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Maxwell consider un circuito LRC in alternata:

not che, considerando la parte di circuito compresa nella scodella azzurra,

lequazione di Ampere non vale pi. Infatti non ci sarebbe pi la e quindirisulterebbe essere =0 cosa che non possibile. Cercando di risolverequesto problema, vide delle analogie con la legge di Faraday-Lentz. Da questo

dedusse che allinterno del condensatore non ci sar pi una ma ci sar un campoelettrico variabile nel tempo.

La legge di Ampere deve quindi essere integrata con un fattore

.

La nuova equazione risultante sar quindi:

= +


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3. SINTESI

Grazie a questa intuizione arriva alla sintesi della teoria sulle onde elettriche e

magnetiche, che rappresentata da queste quattro equazioni:

Equazione di Gauss per il campo elettrico: = Equazione di Gauss per il campo magnetico: =0 Legge di Ampere-Maxwell: = + Legge di Faraday-Lentz : =

Analizzando queste quattro equazioni riusc a trovare una equazione del tipo:

=

Questa equazione uguale allequazione del moto ondoso. Ne consegue che la luce

si propaga per onde elettromagnetiche. Da questo momento in poi si potr quindi

parlare di onde elettromagnetiche.

I CIRCUITI LC

1. INTRODUZIONE

Le equazioni trovate fino a questo punto sono servite nello studio dei circuiti. I

circuiti LC sono molto importanti, perch hanno avuto una grande utilit pratica.

Questo tipo di circuito viene definito anche circuito oscillante per il suo particolarefunzionamento.

2. STUDIO DEI CIRCUITI LC

Il circuito LC formato da una induttanza (o bobina), da un condensatore e da una

fonte di energia.


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Lelettromagnetismo | Cap. 8 | I circuiti LC 17

Nella prima fase di funzionamento abbiamo la carica del condensatore (interruttore

in posizione 1). Quando carico togliamo la fonte di energia (interruttore in

posizione 2). Immediatamente il condensatore inizier a scaricarsi e far passare

corrente allinterno della bobina. Questultima creer un flusso di campo magnetico

che, a sua volta, determiner una corrente che andr ad opporsi al flusso di campomagnetico. Questa corrente andr a caricare di nuovo il condensatore. Quando il

condensatore sar carico inizier di nuovo a scaricarsi, rincominciando tutto il ciclo.

In teoria, se fosse un circuito ideale senza nessuna resistenza, questo ciclo andrebbe

avanti allinfinito, ma visto che nella realt ci non possibile, questo effetto andr

ad esaurirsi a meno che non venga data energia al circuito.

Spesso, questo tipo di circuito, viene affiancato da un antenna che, ha il compito di

ricevere le onde elettromagnetiche che arrivano. Queste onde, se hanno la stessafrequenza del circuito, metteranno in vibrazione il circuito. Per cui il circuito ha

una frequenza propria che data da:

=

Questa frequenza pu essere cambiata modificando la distanza tra le piastre del

condensatore. Se la frequenza propria del circuito e quella dellonda

elettromagnetica coincidono si dice che il circuito in risonanza

Il segnale cos captato molto debole e dovr essere comunque amplificato per

poter essere utilizzato.

Questo circuito alla base delle radio.


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Lelettromagnetismo | Cap. 9 | Usi dellelettromagnetismo nella storia 18

USI DELLELETTROMAGNETISMO NELLA STORIA

1. INTRODUZIONE

Grazie al fenomeno dellelettromagnetismo noi siamo in grado di utilizzare

strumenti elettronici quali televisione, radio, telefoni cellulari,

Tutti questi strumenti si basano sulle scoperte di uno dei pi grandi inventori e fisici

italiani della storia: Guglielmo Marconi.

Le sue scoperte sulle telecomunicazioni senza fili furono usate dai regimi totalitari

come, ad esempio, ilfascismo.

2. GUGLIELMO MARCONI

2.1 Introduzione

Guglielmo Marconi ( 1874 1937) fu un inventore e fisico italiano. E conosciuto per

aver sviluppato un sistema di telegrafia senza fili che, viene ancora largamente usato

nei nostri giorni. Ad esempio, su di esso, si basano Televisioni, telefoni cellulari,

telecomandi, radio e molto altro.

2.2 Marconi ed il fascismo

LItalia piange il suo grande figlio, la scienza

veste le gramaglie per la perdita di uno dei suoi

pi illustri e rappresentativi cultori, la civilt

scrive il suo nome tra quelli che costituiscono il

pi alto e il pi nobile patrimonio del mondo

Queste sono parole nobilissime che vanno molto al di l della considerazione, tuttastrumentale che, Marconi ebbe per il fascismo, in quanto non espresse mai il

minimo dissenso.

Marconi vinse il premio Nobel per le scienze fisiche nel 1909, quando il fascismo non

si era ancora sviluppato. Infatti, Marconi, ader al fascismo non tanto perch

condivideva le idee fasciste, ma piuttosto perch mirava alla realizzazione delle sue

invenzioni e, per fare ci, avrebbe aderito a qualunque altro regime che gli avesse

dato tale possibilit.


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Nel 1895 fece il primo esperimento di telegrafia senza fili, scrisse al Ministero delle

Poste e Telegrafi per ottenere il brevetto e lintervento dello stato in modo che, tale

scoperta venisse controllata e sviluppata ai fini degli interessi della nazione.

Per non fu preso in considerazione e decise di recarsi in Inghilterra per dimostrarelenorme portata della sua invenzione. Nonostante questa delusione, lamore per la

patria prevalse e, non rest a lungo fuori dallItalia.

Quando il fascismo and al potere, Marconi era gi molto famoso e stimato in tutto

il mondo, tanto che Mussolini non gli neg mai i mezzi materiali ed economici per

portare a termine i suoi esperimenti.

La sera prima della sua scomparsa, Marconi avrebbe dovuto firmare latto di

cessione allo Stato Italiano della sua famosa nave Elettra, in cambio di assistenza e

della garanzia che avrebbe potuto continuare il suo lavoro insieme ai diciotto uomini

fra equipaggio e collaboratori, per tutta la vita.

In altre parole, questa collaborazione con il fascismo, non fu favorevole solo a

Marconi. Infatti il Regime fascista, poteva sventolare la bandiera del genio italiano.

3. IL FASCISMO

3.1 Dalla formazione del partito alla marcia su Roma

Lorganizzazione dei Fasci di combattimento (il

termine fascio, in quegli anni, era sinonimo di

unione) nacque nel marzo del 1919 insieme a tanti

altri movimenti di ex-combattenti.

Il suo fondatore fu Benito Mussolini che, dopo una

brillante carriera nel Partito socialista, ne era statoespulso per aver assunto posizioni interventiste e

nazionaliste.

Il programma politico di questo nuovo movimento fu pubblicato nel giugno del

1919. Esso, pur attingendo ampiamente ai temi del nazionalismo, conteneva anche

molti punti vicini alle rivendicazioni del movimento operaio. Ad esempio possiamo

trovare la giornata lavorativa di otto ore e il sequestro dei profitti di guerra.


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Fino al 1920 il movimento fascista non ebbe molti consensi per, a partire da questa

data, assunse una fisionomia pi aggressiva caratterizzandosi come movimento

antisocialista e facendo spesso uso dellintimidazione e della violenza come

strumento di persuasione politica.

Il fascismo fu sostenuto soprattutto da ex-combattenti, esponenti della piccola

borghesia, studenti, grandi proprietari terrieri (chiamati agrari) e i

fiancheggiatori (quelli che favorirono indirettamente il fascismo non opponendosi

ai suoi eccessi).

Sicuramente la divisione allinterno del partito socialista fu una causa fondamentale

per laffermazione del fascismo. Infatti, nel partito socialista, da una parte cera lo

schieramento del Partito Comunista-massimalista, fondato da Bordiga e Gramsci,dallaltra un partito socialista pi moderato, fondato da Turati, Treves e Matteotti.

Grazie a questa debolezza politica, i fascisti, riuscirono ad ottenere 300.000

aderenti, tanto da arrivare a marciare su Roma il 28 ottobre 1922. Cos, il re Vittorio

Emanuele III, diede lincarico a Mussolini di formare un nuovo governo.

3.2 Lorganizzazione dei consensi

In realt il potenziale valore della radio come veicolo dipropaganda e di standardizzazione culturale non apparve

immediatamente chiaro a Mussolini. Ma una volta

riconosciute pienamente le sue implicazioni, i fascisti

procedettero a sviluppare e sfruttare la radio facendone

uno strumento decisivo della loro politica e del loro lavoro

culturale.

Negli stessi anni in cui il regime fascista andava aconsolidarsi in Italia, si stava sviluppando in

contemporanea la radio come mezzo di comunicazione.

Per, quando il fascismo and al potere, lItalia non possedeva ancora una rete

radiofonica nazionale di vaste dimensioni. La radiofonia in Italia si poteva ancora

considerare in via sperimentale.

La radio inizi la sua attivit il 6 ottobre 1924 con il nome di Unione Radiofonica

Italiana (Uri), per poi diventare nel 1927 Ente Italiano Audizioni Radiofoniche (Eiar).


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A partire dal 1929 la radio assunse un ruolo determinante nello sviluppo del

fascismo. Infatti, il fascismo, utilizz la radio per diffondere in diretta le

radiocronache delle grandi manifestazioni politiche, dei discorsi del Duce, delle

cronache del regime e del commento dei fatti del giorno. Inoltre molte trasmissioni

radiofoniche erano create sotto il diretto controllo del partito fascista.

Per permettere lascolto delle trasmissioni a tutti gli strati sociali, la radio venne

diffusa presso tutti gli enti pubblici, le scuole cittadine e rurali e i circoli ricreativi. Le

trasmissioni radiofoniche erano distribuite principalmente tra le otto di sera e la

mezzanotte, ma i programmi pi completi venivano trasmessi principalmente nel

fine settimana, momento in cui si supponeva che i lavoratori avessero maggiore

tempo libero. Nei giorni feriali, i notiziari e i programmi politici, erano trasmessi al

mattino presto e ripetuti la sera.

Quindi, la storia della radio in Italia, si intreccia con la costruzione del consenso del

regime fascista. Tale consenso, infatti, il risultato di una combinazione tra elementi

coercitivi e persuasivi.

Obiettivo principale del regime fascista fu il controllo della vita culturale del popolo

italiano. A tale scopo fu creato il Ministero della Cultura Popolare(MINCULPOP).

Questo ministero concentr la sua attenzione sul rapporto tra cultura e masse,producendo attraverso la stampa, la radio e il cinema una profonda convergenza tra

cultura e propaganda.

Infatti il regime voleva fare unintegrazione totale

di tutti i cittadini in ununica esperienza naturale.

Fu proprio su questo principio che il regime fond

il proprio successo. Riusc a organizzare un

controllo sociale sistematico sia a livelloindividuale che di gruppo. Tent anche di creare

una cultura di massa, cercando di portare la

cultura tra le classi operaie e contadine,

stimolando lentusiasmo popolare per la lettura e per il teatro.

3.3 La struttura del regime fascista

La caratteristica essenziale del regime fascista fu la sovrapposizione di due strutture

gerarchiche parallele. Da una parte cera lo stato, che aveva conservato


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limpalcatura esterna del vecchio stato monarchico, dallaltra cera il partito con le

sue numerose ramificazioni. Queste due strutture erano unite dal Gran Consiglio

del Fascismo che aveva importanti funzioni costituzionali. Al di sopra di tutto cera

Mussolini che riuniva in se stesso le qualifiche di capo del governo e duce. Per

trasmettere i suoi ordini dal centro alla periferia, usava i prefetti. Per controllare

lordine pubblico e reprimere il dissenso con la forza, usava la polizia di stato.

3.4 Date importanti per il fascismo

Marzo 1919 : nascita dei fasci di combattimentoin piazza San Sepolcro aMilano;

Novembre 1921 : trasformazione dei fasci di combattimento in PartitoNazionale fascista;

27 28 -29 ottobre 1922 : Marcia su Roma; Mussolini viene incaricato dal reVittorio Emanuele III di formare un nuovo governo;

Luglio 1923 : approvazione della legge Acerbo. Questa legge prevedevalassegnazione di due terzi dei seggi della Camera alla lista che avesse preso

almeno il 25% dei voti;

Aprile 1924 : elezioni caratterizzate da una violentissima ondata disquadrismo. Videro la vittoria del cosiddetto Listonecon il64,9% dei voti;

3 aprile 1925 : legge sindacale. I sindacati vennero riconosciuti come parteintegrante dello stato, con conseguenti limitazioni quali soppressione del

diritto di sciopero oprivazione del diritto dassociazione in sindacati liberi;

24 dicembre 1925 : prima legge fascistissima. Con essa la figura delpresidente del Consiglio venne trasformata in quella di Capo del governo;

31 gennaio 1926 : seconda legge fascistissima. Con essa venne attribuita algoverno la facolt di emanare le leggi autonomamente e senza dover riferire

davanti al parlamento;

26 febbraio 1926 : terza legge fascistissima. Questa legge prevedevalistituzione della figura del podest, nelle cui mani vennero incentrati i

poteri che erano stati delle giunte, dei sindaci e dei consigli comunali. Nelle

province la figura cardine rimase il prefetto;

1926 : fu un anno di svolta che segn il passaggio dallautoritarialismo altotalitarialismo. Vennero create l OVRA (Opera Volontaria per la Repressione

dellAntifascismo) e la MVSN (Milizia Volontaria per la Sicurezza Nazionale). Fu


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inoltre reintrodotta la pena di morte e venne istituito il Tribunale speciale per

la difesa dello Stato;

1929 : plebiscito per votare si o no alla lista unica nazionalepropostadal governo. Ci fu il 98% dei consensi, anche se il voto non poteva pi

considerarsi libero e segreto;

11 febbraio 1929 : Patti lateranensi. Fatti tra stato italiano e chiesa. Lachiesa doveva riconoscere la sovranit del Regno dItalia con capitale a Roma.

Lo stato, invece, riconosceva lo Stato della Citt del Vaticano, si impegna a

pagare unindennit di risarcimento per lestinzione del 1870 dello Stato

Pontificio. Inoltre il cattolicesimo divenne religione di Stato;

1923 : riforma Gentile. Fu una riforma riguardante listruzione, che avevacome punto fondamentale il culto dello stato, formando enti come ONB(Opera Nazionale Balilla), GUF(Gruppi Universitari Fascisti), GIL(Giovent

Italiana del Littorio) e OND(Opera Nazionale Dopolavoro), con il solo scopo

di controllare il pi possibile la vita degli italiani;

1931 : giuramento di fedelt al regime da parte di tutti i docenti; 3 ottobre 1935 : attacco allEtiopia, con conseguente embargo da parte della

Societ delle Nazioni contro lo stato italiano;

5 settembre 1938 -1939 : leggi per la difesa della razza; 10 giugno 1940 : entrata nella seconda guerra mondiale dellItalia; 24-25 luglio 1943 : seduta del Gran Consiglio del fascismo, in cui Mussolini

perse la fiducia della parte pi moderata del partito fascista. Nel pomeriggio

del 25, Mussolini, si rec dal re, ma fu arrestato dai carabinieri. Al suo posto il

re chiam Badoglio;

3 settembre 1943 : lItalia firm larmistizio a Cassibile e usc dal conflittomondiale. Fu reso pubblico solo l8 settembre;

12 settembre 1943 : Mussolini fu liberato dai tedeschi e form la RSI(Repubblica Sociale Italiana) o Repubblica di Sal;

23 settembre 1943 : formazione del primo governo della nuova repubblica; 9 settembre 1943 : formazione del CLN(Comitato di Liberazione Nazionale)

e CLNAI(Comitato di liberazione per lAlta Italia);

25 aprile 1945 : liberazione dellItalia dal fascismo da parte della resistenza;


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Lelettromagnetismo | Cap. 10 | Utilizzi recenti dellelettromagnetismo 24

28 aprile 1945 : Mussolini viene catturato a Dongo (sul lago di Como) e vennefucilato. Con la sua morte si pu considerare conclusa lesperienza fascista in

Italia.

UTILIZZI RECENTI DELLELETTROMAGNETISMO

1. LACCELERATORE DI PARTICELLE DEL CERN

Lacceleratore di particelle del CERN

composto da un grande tunnelperfettamente circolare, scavato un

centinaio di metri sotto Ginevra. Dentro

questo tunnel si trova un doppio circuito di

tubi a vuoto assoluto che, sono raffreddati a

temperature bassissime, addirittura

leggermente inferiori di quelle del vuoto intergalattico. Allinterno di questi tubi

passano dei fasci di protoni o dei nuclei di piombo. Essi sono accelerati da campi

elettrici pulsanti. Vengono anche utilizzate potenti calamite che hanno il compito di

incurvare la traiettoria delle particelle. Lo scopo degli esperimenti condotti al CERN

quello di riuscire a scindere il protone per cercare lesistenza del bosone di Higgs, e

quindi capire lorigine delluniverso. Per fare ci due fasci di protoni vengono fatti

scontrare tra di loro in macchinari appositi,

lAtlas e il Cms, che analizzano i dati ottenuti e,

grazie alla Grid (un sistema che permette di

sfruttare la potenza di calcolo di pi pc

attraverso luso di una rete ), permettono ai

fisici di tutto il mondo di analizzare i dati degli

esperimenti in tempo reale.


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Lelettromagnetismo | Cap. 10 | Utilizzi recenti dellelettromagnetismo 25

2. TRENO A LEVITAZIONE MAGNETICA

Un treno a levitazione magnetica un treno che viaggia su speciali rotaie che sono

in grado di fare levitare il treno su di esse. Il treno viaggia grazie ad un motore

elettrico che funzione grazie al principio di induzione. Questo tipo di motore ha

numerosi altri impieghi tra cui gli ottovolanti nei parchi di divertimento e le porte

scorrevoli.

Per capire il funzionamento di questo tipo di motore, immaginiamo di porre un

magnete sotto il treno e due magneti sulla rotaia orientati in maniera opportuna.

Facendo scivolare in avanti i magneti sulla rotaia, essi fanno muovere il treno.

Questo perch il polo del magnete sotto il treno (supponiamo nord), sar attratto

dal polo corrispondente sulla rotaia (polo sud), mentre sar respinto da quello

precedente (polo nord). Questa combinazione di forze attrattive e repulsive fa si che

il treno rimanga agganciato alla rotaia e spinto in avanti. Nella realt questo

sistema non sarebbe propriamente conveniente, per cui vengono utilizzati una lunga

serie di magneti sotto il treno, mentre sulla rotaia vengono posti degli

elettromagneti attraversati da una corrente alternata, che creeranno un campo

magnetico variabile nel tempo.

Essi generando un campo magnetico traslante,interagiscono con i magneti posti sotto il treno e lo

fanno avanzare. A differenza delle automobili o dei

treni tradizionali, quindi, il motore di un treno a

levitazione magnetica non si trova sul veicolo ma

sulla rotaia. Anche la levitazione del treno dovuta

allinterazione tra i due gruppi di magneti.


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Lelettromagnetismo | Cap. 11 | Mappa Concettuale 26

MAPPA CONCETTUALE

ELETTROMAGNETISMO

STORIA

DELL'ELETTROMAGNETISMO

ELETTRICITA' E MAGNETISMO

NELL'ANTICHITA'

GEOMAGNETISMO E

PALEOMAGNETISMO

GAUSS

AMPERE

FARADY-LENTZ

MAXWELL

CIRCUITI LC RADIO MARCONI

FASCISMO

TRENO LEVITAZIONE

MAGNETICA

ACCELERATORE PARTICELLE

"CERN"


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BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIACap. 2: Storia dellelettromagnetismo

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Libro: Opera, Giovanna Garbarino, pubblicato da Paravia Sito: http://www.iscra.net Sito: http://it.wikipedia.org Sito: http://www.liceofoscarini.it

Cap. 3: Il geomagnetismo

Libro: Pianeta tre, Ivo Neviani-Cristina Pignocchino Feyles, pubblicato da SEI Sito: http://legacy.ingv.it Sito: http://geomagnetismo.myblog.it

Cap. 4: I teoremi di Gauss

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Sito: http://www.issbarletti.it Sito: http://it.wikipedia.org http://aulascienze.scuola.zanichelli.it

Cap. 5: La legge di Ampere

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Sito: http://aulascienze.scuola.zanichelli.it Sito: http://it.wikipedia.org

Cap. 6: La legge di Faraday-Lentz

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Sito: http://www.audiovalvole.it Sito: http://it.wikipedia.org Sito: http://www.issbarletti.it

Cap. 7: Le equazioni di Maxwell

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Sito: http://www.issbarletti.it Sito: http://www.fmboschetto.it Sito: http://it.wikipedia.org

Cap. 8: I circuiti LC

Libro: Corso di Fisica, Walker, pubblicato da Linx Sito: http://www.atuttoscuola.it Sito: http://it.wikipedia.org

Cap. 9: Usi dellelettromagnetismo nella storia

Libro: Un mondo al plurale, Valerio Castronovo, pubblicato da La Nuova Italia Sito: http://www.lagazzettadelmezzogiorno.it/ Sito: http://anpi-lissone.over-blog.com/ Sito: http://it.wikipedia.org

Cap. 10: Utilizzi recenti dellelettromagnetismo

Sito: http://www.ilsole24ore.com/ Sito: http://tuttoscienza.altervista.org/ Sito: http://www.mondoecologoblog.it Sito: http://www.corriere.it

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Tesina elettromagnetismo