15 esempi di applicazioni di elettromagnetismo

Applicazioni dell'elettromagnetismo

Il elettromagnetismo è un ramo del fisico che avvicina da una teoria unificante i campi sia dell'elettricità che del magnetismo, a formulare una delle quattro forze fondamentali dell'universo finora conosciute: la elettromagnetismo. Le altre forze fondamentali (o interazioni fondamentali) sono le gravità e interazioni nucleari forti e deboli.

Quella dell'elettromagnetismo è una teoria di campo, cioè basata su grandezze fisiche vettore o tensore, che dipendono dalla posizione nello spazio e nel tempo. Si basa su quattro equazioni differenziali vettoriali (formulate da Michael Faraday e sviluppate per la prima volta da James Clerk Maxwell, motivo per cui sono state battezzate come equazioni di Maxwell) che consentono lo studio congiunto dei campi elettrici e magnetici, nonché della corrente elettrica, della polarizzazione elettrica e della polarizzazione magnetica.

D'altra parte, l'elettromagnetismo è una teoria macroscopica. Ciò significa che studia grandi fenomeni elettromagnetici, applicabili a un gran numero di particelle e distanze considerevoli, poiché a livello atomico e molecolare lascia il posto ad un'altra disciplina, nota come meccanica quantistico.

Anche così, dopo la rivoluzione quantistica del ventesimo secolo, fu intrapresa la ricerca di una teoria quantistica dell'interazione elettromagnetica, dando così origine all'elettrodinamica quantistica.

Aree di applicazione dell'elettromagnetismo

Questo campo della fisica è stato fondamentale nello sviluppo di numerose discipline e tecnologie, in particolare l'ingegneria e l'elettronica, nonché lo stoccaggio dell'elettricità e persino il suo utilizzo nei settori della sanità, dell'aeronautica o dell'edilizia urbana.

La cosiddetta Seconda Rivoluzione Industriale o Rivoluzione Tecnologica non sarebbe stata possibile senza la conquista dell'elettricità e dell'elettromagnetismo.

Esempi di applicazioni dell'elettromagnetismo

1. Francobolli. Il meccanismo di questi gadget di uso quotidiano prevede la circolazione di una carica elettrica attraverso un elettromagnete, il cui campo magnetico attrae un martello. minuscolo metallo verso una campana, interrompendo il circuito e permettendogli di ricominciare, quindi il martello lo colpisce ripetutamente e produce il suono che cattura la nostra attenzione.
2. Treni a sospensione magnetica. Invece di rotolare su rotaie come i treni convenzionali, questo modello di treno ultra tecnologico è tenuto in levitazione magnetica grazie a potenti elettromagneti installati nella sua parte inferiore. Quindi, la repulsione elettrica tra i magneti e il metallo della banchina su cui circola il treno mantiene in aria il peso del veicolo.
3. Trasformatori elettrici. Un trasformatore, quei dispositivi cilindrici che in alcuni paesi vediamo sulle linee elettriche, servono a controllare (aumentare o diminuire) la tensione di una corrente alternata. Raggiungono questo obiettivo attraverso bobine disposte attorno a un nucleo di ferro, i cui campi elettromagnetici consentono di modulare l'intensità della corrente in uscita.
4. Motori elettrici. I motori elettrici sono macchine elettriche che, ruotando attorno ad un asse, trasformano energia elettrica nell'energia meccanica. Questa energia è ciò che genera il movimento del cellulare. Il suo funzionamento si basa sulle forze elettromagnetiche di attrazione e repulsione tra un magnete e una bobina attraverso la quale circola una corrente elettrica.
5. Dinamo. Questi dispositivi vengono utilizzati per sfruttare la rotazione delle ruote di un veicolo, come un automobile, per ruotare un magnete e produrre un campo magnetico che alimenta corrente alternata a le bobine.
6. Telefono. La magia dietro questo dispositivo quotidiano non è altro che la capacità di convertire le onde sonore (come la voce) in modulazioni di un campo elettromagnetico che possono essere trasmessa, inizialmente tramite un cavo, ad un ricevitore all'altra estremità che è in grado di riversare il processo e recuperare le onde sonore contenute elettromagneticamente.
7. Forni a microonde. Questi apparecchi funzionano dalla generazione e dalla concentrazione di onde elettromagnetiche sugli alimenti. Queste onde sono simili a quelle usate per il comunicazione via radio, ma con un'alta frequenza che fa ruotare i diplodi (particelle magnetiche) del cibo a velocità molto elevate, mentre cercano di allinearsi con il campo magnetico risultante. Questo movimento è ciò che genera il caldo.
8. Risonanza magnetica (MRI). Questa applicazione medica dell'elettromagnetismo ha rappresentato un progresso senza precedenti per la salute, poiché consente un esame non invasivo dell'interno del corpo del esseri viventi, dalla manipolazione elettromagnetica degli atomi di idrogeno in esso contenuti, per generare un campo interpretabile da computer specializzati.
9. microfoni Questi dispositivi oggi così comuni funzionano grazie ad un diaframma attratto da un elettromagnete, la cui sensibilità alle onde sonore permette loro di essere tradotti in un segnale elettrico. Questo può quindi essere trasmesso e decifrato in remoto, o addirittura archiviato e riprodotto in seguito.
10. Spettrometri di massa. È un dispositivo che permette di analizzare con grande precisione la composizione di alcuni composti chimici, basandosi sulla separazione magnetica del of atomi che li compongono, mediante ionizzazione e lettura da parte di un computer specializzato.
11. Oscilloscopi. Strumenti elettronici il cui scopo è rappresentare graficamente i segnali elettrici variabili nel tempo, provenienti da una specifica sorgente. Per fare ciò, utilizzano sullo schermo un asse di coordinate le cui linee sono il prodotto della misurazione delle tensioni dal segnale elettrico determinato. Sono usati in medicina per misurare le funzioni del cuore, del cervello o di altri organi.
12. Carte magnetiche. Questa tecnologia consente l'esistenza di carte di credito o di debito, che hanno una banda magnetica polarizzato in modo determinato, per crittografare le informazioni in base all'orientamento delle sue particelle ferromagnetico. Introducendo informazioni in esse, i dispositivi designati polarizzano dette particelle in modo specifico, in modo che detto ordine possa poi essere "letto" per recuperare l'informazione.
13. Archiviazione digitale su nastri magnetici. Chiave nel mondo dell'informatica e dei computer, consente di archiviare grandi quantità di informazioni in dischi magnetici le cui particelle sono polarizzate in modo specifico e decifrabili da un sistema informatizzato. Questi dischi possono essere rimovibili, come le pen drive oi floppy disk ormai defunti, oppure possono essere permanenti e più complessi, come i dischi rigidi.
14. Tamburi magnetici. Questo modello di archiviazione dati, diffuso negli anni '50 e '60, è stata una delle prime forme di archiviazione magnetica dei dati. È un cilindro metallico cavo che ruota ad alta velocità, circondato da un materiale magnetico (ossido di ferro) in cui l'informazione viene stampata mediante un sistema di polarizzazione codificato. A differenza dei dischi, non aveva una testina di lettura e ciò gli consentiva una certa agilità nel reperimento delle informazioni.
15. Luci per biciclette. Le luci integrate nella parte anteriore delle bici, che si accendono durante lo spostamento, funzionano ruotando il ruota alla quale è fissato un magnete, la cui rotazione produce un campo magnetico e quindi una modesta fonte di elettricità supplenti. Questa carica elettrica viene quindi condotta alla lampadina e tradotta in luce.