Cap. 6 E - L'elettricità e il magnetismo

1: In natura esistono due tipi di cariche: positive e negative. I corpi conduttori possiedono delle cariche elettriche libere di muoversi. Al contrario dei conduttori, i dielettrici o isolanti non possiedono cariche elettriche libere di muoversi.
2: La legge di Coulomb descrive quantitativamente la forza elettrostatica tra due cariche elettriche.

Essa afferma che la forza con cui interagiscono due cariche puntiformi è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche (che si misurano in coulomb, C) e inversamente proporzionale al quadrato della distanza.
3: Il campo elettrico $vec E$ presente in un punto dello spazio è un vettore la cui intensità è pari al rapporto tra la forza elettrostatica $vec F$ agente su una carica di prova positiva posta in quel punto e il valore della carica di prova stessa e la cui direzione e verso coincidono, se la carica immersa nel campo è positiva, con la direzione e il verso della forza. Un campo elettrico si può rappresentare per mezzo delle linee di forza.
4: La corrente elettrica è un flusso continuo di elettroni. La grandezza fisica che permette di misurare la corrente elettrica è l'intensità di corrente elettrica, misurata in ampere (A). La differenza di potenziale (d.d.p.) è, invece, l'energia potenziale acquistata da una carica unitaria che si sposta tra due punti dello spazio in cui è presente un campo.
5: Con la prima legge di Ohm si evidenzia che ogni conduttore offre una resistenza elettrica al passaggio degli elettroni; questa esprime il rapporto fra la tensione applicata $Delta V$ e l'intensità della corrente $I$ attraverso la formula $DeltaV = R I$. La resistenza si misura in ohm $Omega$.

La seconda legge di Ohm, invece, afferma che la resistenza di un conduttore dipende da una caratteristica intrinseca (chiamata resistività) della sostanza di cui esso è fatto e che la resistenza, inoltre, cresce all'aumentare della lunghezza del conduttore e diminuisce all'aumentare della sua sezione.
6: L'effetto Joule consiste nella dissipazione di calore da parte di un conduttore attraversato da corrente.

L'energia termica sviluppata è espressa dalla relazione $Delta E = R I^2 Delta t \, uuJ $.

Dividendo tale formula per $t$ si ottiene la potenza elettrica dissipata da un carico utilizzatore. $P = R I^2\, uuW$.
7: Il magnetismo è una proprietà della materia che può trasmettersi da un corpo a un altro. Tutte le sostanze che presentano questa caratteristica sono dette magneti e si distinguono in naturali, in grado di attirare i materiali ferrosi, e artificiali, in grado di lasciarsi magnetizzare. Ciascun magnete è costituito da due poli, polo nord e polo sud. Fra due magneti, i poli uguali si respingono e i poli opposti si attraggono. Un magnete crea, nello spazio circostante, un campo magnetico descritto da linee di forza che si orientano dal polo nord al polo sud; i poli sono le zone dove il campo magnetico è più intenso.
8: Il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore genera un campo magnetico, che si dispone perpendicolarmente rispetto al flusso elettrico. Il campo magnetico di una calamita è in grado a sua volta di esercitare delle forze su un conduttore percorso dalla corrente; l'intensità della forza agente, detta forza di Lorentz, è massima quando il conduttore è perpendicolare alla direzione del campo. Tale fenomeno permette di trasformare energia elettrica in energia cinetica. L'effetto ottenuto è detto effetto motore e viene sfruttato per la costruzione di motori elettrici.
9: Se si introduce una calamita all'interno di un solenoide e la si muove velocemente, essa induce una corrente nel conduttore. Questo fenomeno è denominato induzione elettromagnetica, mentre le correnti generate sono dette correnti indotte. In questo modo è possibile trasformare energia meccanica in energia elettrica.

La rotazione intorno al proprio asse di una spira disposta all'interno di un campo magnetico determina una continua inversione del verso della corrente indotta. Le apparecchiature che assicurano la produzione di questo tipo di corrente alternata sono gli alternatori.
10: Il trasformatore è un dispositivo che permette di aumentare o diminuire una tensione, passando da un solenoide, detto circuito primario, a un secondo solenoide, detto circuito secondario, avvolti ai lati opposti di una lastra metallica. Le tensioni che si ottengono nei due circuiti dipendono dal numero delle loro spire. I trasformatori sono utilizzati nel trasporto dell'energia elettrica dalle centrali alla rete di distribuzione.