Il campo magnetico. campo magnetico B (si misura in Telsa (T)) carica genera campo elettrico campo elettrico imprime forza su carica

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1 Il campo magnetico caica genea campo elettico campo elettico impime foza su caica e allo stesso modo caica in moto genea campo magnetico campo magnetico impime foza su caica in moto campo magnetico (si misua in Telsa (T)) 1T=1N / (Am) campo teeste vicono a una calamita smagnetizza le cate di cedito =10-4 T =10-2 T =1T alta unita': 1 Gauss (G) = 10-4 T

2 1) Una caica in moto genea ( = una coente) un campo magnetico (ovviamente ci saa' anche un campo elettico sovapposto al campo magnetico) v pe una coente in un filo ettilineo: campo magnetico teeste: = µ i 2! R u pepend i µ=4π10-7 Tm / A (nel vuoto)

3 2) Una caica in moto in un campo magnetico subisce una foza v qv F! = F v pe esempio, un filo ettilineo pecoso da coente, immeso in un campo, subisce una foza Li t q L t L q qv F! =! " " =! " " =! = i F

4 Esempio: lo spettometo di massa y = campo magnetico uscente All uscita del campo elettico,la poteina ha velocita che soddisfa nel campo magnetico, la foza centipeta e uguale alla foza magnetica quindi 1 2 mv 2 = q"v F = qv = m v 2 = v = 2q"V m = mv q 2m"V q 2 la distanza dal foo di uscita e popozionale alla adice di m/q: se conosco q ottengo m. z ΔV x

5 Esempio: cicuito pecoso da coente in un campo unifome Lo stato di equilibio e' quello in cui il vettoe nomale al cicuito e' paallelo al campo ( θ=0 ). Si definisce momento di dipolo magnetico del cicuito m = i A un dove A e' l'aea e i la coente L'enegia del cicuito e' U= - m = -m cosθ (infatti il minimo di enegia si ha pe θ=0)

6 Ci sono anche delle coenti "nascoste" che poducono/subiscono campi magnetici Coenti a livello atomico calamite e - Spin del potone e dell'elettone (come se giasseo su se stessi) (dovebbe uotae con velocita' 137c pe giustificae i dati speimentali non puo' essee inquadato nella fisica classica) in ogni caso, vale U=-m, con m=± J/T (puo' essee solo in 2 stati) µ (magnetone di oh) impotante pe l'nmr!!!

7 Secondo quanto detto finoa, se non ho caiche non posso avee campi E e, ma......vaiazioni del campo E nel tempo geneano campi...vaiazioni del campo nel tempo geneano campi E E Tutti i punti dello spazio dove il campo E () vaia nel tempo diventano sogenti di campo (E). Si pala quindi di campo elettomagnetico Alcuni modi di oscillazione del campo elettomagnetico sono in gado di popagasi pe lunghe distanze onda elettomagnetica

8 Onde elettomagnetiche La maggio pate dei metodi di ossevazione di sistemi biologici sfuttano l'inteazione onda elettomagnetica-mateia: * Micoscopio ottico * Dicoismo cicolae * Spettoscopia UV * Fluoimetia * NMR * Cistallogafia a aggi X Dobbiamo capie: 1) come si genea, 2) come si popaga, 3) come inteagisce con la mateia 1) Come si genea Sappiamo che: caica vaiazione di E coente vaiazione di E - campo E/ antenna = dipolo oscillante l'onda si popaga a velocita' finita c=10 8 m/s (nel vuoto)

9 2) Come si popaga. La popagazione di un onda elettomagnetica e' simile a quella di un onda in una coda infinita... L'onda e' una petubazione peiodica del valoe di y la sua foma viene descitta da una funzione matematica y(x,t) Data y(x,t), possiamo vedee come la y vaia in funzione di x a fissato tempo t (vedi sopa), oppue come vaia nel tempo in un dato punto x.

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11 Un'onda elettomagnetica e' un po' piu' complicata di un'onda su una coda peche' e' tidimensionale... A tempo fissato, in funzione della coodinata spaziale di popagazione In un punto fissato, in funzione del tempo Le caatteistiche pincipali sono: * E e sono sempe pependicolai (ma la diezione di E' e' indeteminata) * le oscillazioni sono tasvesali alla diezione dell'onda * l'onda e' tidimensionale

12 La foma pecisa di y(x,t) dipende da come l'onda e' geneata (il movimento della mano), esiste peo' un teoema (Teoema di Fouie) che asseisce qualsiasi onda puo' essee descitta come la somma di funzioni del tipo sin(kx-ωt) con divesi ω. E ( x, t) = E0 sin( k # x "! t) t ω e' la pulsazione ν=ω/2π e' la fequenza T=1/ν e' il peiodo # y ( x, t) = " 0 f (! )sin( kx $! t) d! k e' il numeo d'onda λ=2π/k e' la lunghezza d'onda Si puo' dimostae che la velocita' di popagazione dell'onda e' v =ω/k =λν la stessa cosa vale pe descivee y(x,t) in funzione di x t Chiamiamo intensita' I dell'onda il quadato del massimo del campo elettico E 0 2 Un'onda composta da una sola componente di Fouie (una sola fequenza) si dice monocomatica.

13 lase Chiamiamo aggio la diezione di popagazione, fascio un insieme di aggi e fonte d'onda la supeficie immaginaia su cui un fascio ha la massima intensita' del campo elettico

14 Lo spetto delle onde elettomagnetiche (in funzione di λ o ν ) I nosti occhi sono in gado di vedee lunghezze d'onda dai 400 a 700 nm.

15 Esecizio: Siano dati due fili indefiniti paalleli pecosi da una coente i. La coente scoe nello stesso veso in entambi i fili. Com'e' fatta la foza che agisce ta i due fili. E se inveto il veso della coente in uno dei due fili?