ONDE ELETTROMAGNETICHE

Dalle quattro equazioni di Maxwell nel vuoto si può dedurre l'esistenza di onde elettromagnetiche.

Infatti le equazioni ci dicono che un campo elettrico variabile genera un campo magnetico variabile che a sua volta genera un campo elettrico variabile e così si ripete all'infinito nello spazio con propagazione di energia intrinseca nei campi.

Campo elettrico e campo magnetico risultano sempre perpendicolari tra loro.
Maxwell ricava le quattro equazioni e scopre le onde elettromagnetiche nel 1861.

Le quatto equazioni insieme all'equazione :


descrivono tutti i fenomeni elettromagnetici.
Maxwell riesce anche a ricavare la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto:


Sostituendo i valori delle due costanti si ottiene:


che è lo stesso valore della velocità della luce misurata da Faucoult qualche anno prima (1859) con il famoso esperimento dello specchio rotante. LO STESSO VALORE delle onde elettromagnetiche. E’ solo una coincidenza? Maxwell deduce quindi( ma non dimostra ) che la LUCE È UN’ONDA ELETTROMAGNETICA. L’ottica confluisce nella teoria dell’elettromagnetismo.
Si ottiene così un grande risultato di sintesi pari solo a quello ottenuto da Newton nella meccanica.
Maxwell deve ancora risolvere due problemi:
1)In quale mezzo si propagano le onde elettromagnetiche.
2)Dimostrare la loro esistenza.
Il primo problema viene momentaneamente risolto da Maxwell ipotizzando l'esistenza di una sostanza invisibile che riempiva tutto spazio tipo la quintessenza di Aristotele. Prese il nome di ETERE. Successivamente l'idea dell'esistenza dell'etere viene abbandonata accettando la propagazione nel vuoto delle onde elettromagnetiche che a differenza delle onde elastiche,non hanno bisogno di un mezzo di propagazione.
Il secondo problema è risolto dal fisico Hertz che nel 1888 dimostra sperimentalmente l'esistenza delle onde elettromagnetiche prodotte da uno spinterometro.

Come già osservato nelle onde elettromagnetiche il campo elettrico E e il Campo magnetico B oscillano in fase perpendicolari tra loro e perpendicolari alla direzione di propagazione.
Questo ci dice che l'onda elettromagnetica è un'onda TRASVERSALE.

L'onda si propaga con la velocità della luce c e il modulo del campo elettrico è dato in ogni istante da: E=cB

Quindi la componente del campo elettrico è molto più grande della componente del campo magnetico B.

Ricordando l'equazione dell'onda possiamo scrivere:


dove k è il numero d'onda e 𝝎 è la pulsazione. Il campo E oscilla nella direzione y mentre il campo B nella direzione dell'asse z. L'asse x è la direzione di propagazione. Naturalmente si possono anche esprimere con la funzione coseno. 

I versi dei vettori E e B sono dati dal vettore di Poynting S definito come :

Il vettore di Poynting fornisce la direzione e il verso della propagazione dell'onda ed è dato dal prodotto vettoriale di E con B. Quindi si applica la regola della mano destra: il pollice è la direzione di propagazione, l'indice del vettore E e il medio del vettore B. Il modulo del vettore di Poynting rappresenta l’intensità istantanea dell’onda elettromagnetica.
Come si possono produrre le onde elettromagnetiche?
Servono campi elettrici e magnetici variabili. Questi si possono ottenere quando sono presenti CARICHE ACCELERATE.
Possiamo quindi dire che cariche accelerate (scariche , urti di particelle cariche oppure circuiti LC come le antenne DIPOLO) generano onde elettromagnetiche.

 ENERGIA TRASPORTATA DALLE OEM