elettromagnetismo?

Question

potreste spiegarmi le 4 LEGGI DI MAXWELL?

Answer 1

L'opera più rivoluzionaria di Maxwell è certamente rappresentata dall'unificazione delle teorie sul campo elettrico e sul campo magnetico che egli stesso battezzò "elettrodinamica".
Fino agli studi di A. M. Ampére, infatti, si riteneva che i due fenomeni (elettricità e magnetismo) fossero distinti e non interagenti (non si considerava, cioé, l'eventualità che un conduttore percorso da corrente potesse generare anche un campo magnetico oltre a quello elettrico).
Sulla base di precedenti ipotesi, Maxwell teorizzò l'esistenza di un mezzo elastico (l'etere) che, permeando tutto l'universo, rendesse possibile la trasmissione delle onde elettromagnetiche anche nel vuoto (dove non ci sono particelle da spostare non può esistere trasmissione elettrica).
Egli inizialmente lo distinse in etere luminifero (per la trasmissione delle onde luminose) ed etere elettromagnetico (per le altre onde).
Poi, nel 1864, misurò sperimentalmente per primo la velocità delle onde elettromagnetiche in un conduttore ricavandone un valore molto vicino a quello della velocità della luce. Ne concluse che la luce fosse anch'essa una vibrazione elettromagnetica.
Sulla base di tale scoperta unificò i concetti di etere luminifero e magnetico in un unico etere elettromagnetico, la cui esistenza, peraltro, non è mai stata dimostrata (anzi, i risultati dell'esperimento di Michelson e Morley del 1887 sembrerebbero negarla avendo dimostrato sperimentalmente che nessun mezzo fisico può operare lo spostamento o il rallentamento delle onde luminose).
Questi notevoli risultati gli permisero di formulare le 4 leggi fondamentali dell'elettrodinamica attraverso la dimostrazione di 4 equazioni differenziali che sarebbero poi diventate la base su cui Einstein lavorò per formulare la teoria della relatività.
In pratica si tratta di riformulazioni di teoremi già esistenti all'epoca (Legge di Gauss sul campo elettrico, Teorema di non esistenza del monopolo magnetico, Legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica, Legge di Ampére sull'interdipendenza tra corrente elettrica e magnetismo).
Tali riformulazioni in forma differenziale ed integrale però permisero di applicare i teoremi originali a cariche singole (livello microscopico), a cariche multiple (livello macroscopico) immerse indifferentemente in un qualunque mezzo o nel vuoto e su sistemi inerziali indipendenti in moto rettilineo uniforme l'uno rispetto all'altro.
In buona sostanza, le 4 equazioni stabiliscono che:

1) L'intensità di un campo elettrico generato da cariche ferme disposte su di una superficie chiusa è costante in ogni punto della superficie stessa ed è pari alla quantità di carica espressa dalle particelle stesse divisa per la costante dielettrica del mezzo.
In pratica la prima equazione estende il teorema di Gauss anche al caso di cariche ferme nel vuoto considerando l'interdipendenza tra costante dielettrica del vuoto (e0=resistenza del vuoto al passaggio di cariche elettriche), permeabilità magnetica del vuoto (u0=capacità del vuoto di farsi magnetizzare, ossia di trasmettere flussi magnetici) e velocità della luce (C=300.000 Km/s) espressa dalla relazione 1/C2=e0u0.

2) Il flusso di induzione magnetica attraverso una superficie chiusa è nullo.
Questa legge stabilisce che non possono esistere cariche magnetiche singole, ossia poli magnetici isolati. In pratica ad ogni polo magnetico (sia esso N o S) deve essere sempre associato un polo magnetico di segno opposto a differenza di quanto invece può avvenire per le cariche elettriche.
In tempi più recenti si è fatta comunque strada l’ipotesi che esistano monopoli magnetici nell’universo ma in numero molto ridotto in quanto la loro esistenza potrebbe spiegare alcuni fenomeni ancora oscuri, come la quantizzazione della carica elettrica.

3) La corrente elettrica indotta in un circuito chiuso da un campo magnetico è proporzionale al flusso che attraversa l'area abbracciata dal circuito nell'unità di tempo.
Principio dell’induzione elettromagnetica: un circuito elettrico immerso in un campo magnetico variabile o che transiti all’interno di un campo magnetico fisso genera un campo elettrico proporzionale all’intensità del campo magnetico stesso.

4) L’induzione magnetica in un circuito è proporzionale alla somma delle correnti che in esso circolano. Tale somma comprende sia le correnti di conduzione che quelle di spostamento.
In questo teorema risiede la grandezza dell’intuizione di Maxwell. Infatti, il teorema di Ampére era incompleto in quanto, prevedendo le sole correnti di conduzione, non era valido nel caso del condensatore.
Un condensatore è composto da due lamine metalliche (dette armature) separate da un isolante (detto dielettrico) pertanto, dal punto di vista elettrico, rappresenta un circuito aperto (=non conduce corrente). Se al condensatore viene applicata una tensione si produce un accumulo di cariche positive su una delle due armature e un conseguente accumulo di cariche negative sull’altra. Dunque, per il tempo necessario alla carica, lungo il conduttore collegato ad una delle due armature si può rilevare una corrente dovuta allo scorrimento delle cariche che vanno ad accumularsi sull’armatura stessa.
Siccome però le due armature sono tra loro isolate, non dovrebbe esserci alcun flusso magnetico sul conduttore considerato, visto che le linee di corrente di conduzione si interrompono sul dielettrico.
Invece questo flusso magnetico esiste ed è misurabile ma il teorema di Ampére non lo prevede.
Maxwell ipotizzò che tale flusso magnetico fosse generato dallo spostamento delle cariche lungo le armature del condensatore e dalla conseguente creazione di micro-campi elettrici attraverso il dielettrico tra l’armatura positiva e quella negativa. Inoltre, quando il condensatore è carico, si annullano contemporaneamente sia la corrente di carica sia quella di spostamento sia il campo magnetico indotto ed anche tale situazione è prevista dalla quarta equazione. Il campo elettrico del condensatore a quel punto assume valore costante (essendo che le armature sono cariche e quindi non vi è più movimento di particelle) che può essere calcolato con la prima legge.

Dopo la morte di Maxwell (1879) si tentò di utilizzare le sue equazioni nel caso estremo di sistemi inerziali in movimento a velocità prossime a quelle della luce applicando ad esse le trasformazioni galileiane (si riteneva che le leggi della meccanica classica fossero valide in tutti i sistemi di riferimento inerziali) ma si ottennero delle significative variazioni nei risultati.
Ciò fece inizialmente pensare che vi fossero degli errori di formulazione che le rendevano incomplete. Poi il fisico olandese H. A. Lorentz (Premio Nobel 1902) ideò delle trasformazioni che tenevano conto delle possibili variazioni di riferimento per velocità prossime a quelle della luce e dimostrò che le equazioni di Maxwell erano invarianti rispetto a tali trasformazioni.
Se ne dedusse che la meccanica galileiana era solamente un caso ristretto della meccanica generale, applicabile solo a sistemi in movimento a velocità significativamente inferiori a quella della luce (e infatti a tali velocità le trasformazioni di Lorentz riprendono la forma di quelle galileiane).
Questo risultato spalancò le porte alla teoria relativistica e alla sua concezione generale formulata da Einstein pochi anni dopo.

Answer 2

beh, a dire il vero non si può dire molto. la cosa essenziale è che mettono in relazione i campi elettrici e magnetici con le correnti fittizie o reali elettriche e magnetiche e tra di loro.
importante fu che quando si iniziò a parlare dell'elettromagnetismo le leggi di Newton non valevano più e all'epoca qualcuno (ripetendo l'errore fatto con aristotele, cioè non volendo credere che qualcosa non potesse sempre esser valido) spiegò la deformazione creata dal magnetismo con la presenza dell'etere (mah!) nell'aria che faceva ruotare e deviare i campi . Maxwell spiega formalmente come avviene in realtà ogni fenomeno.

Answer 3

ci ho messo tanto a capirle..
vai su http://it.wikipedia.org/wiki/Equazioni_di_Maxwell