James Clerk Maxwell e le sue equazioni

James Clerk Maxwell e le sue equazioni

7 Mag 2015 0 Di Admin A.

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James Clerk Maxwell

 

Con l’augurio che alla fine di questo articolo possiate domandarvi con cosa condividereste i vostri cibi su facebook, se non fosse nato lui, vi parlerò di J.C Maxwell. Un uomo la quale grandezza di spirito fu surclassata solo dalla sua grandezza scientifica.

 

Maxwell all’età di 14 anni scrive un lavoro sugli ovali (ellissi), definendo le caratteristiche anche per le curve ovali con più di due fuochi!

Anche se a quel tempo (1846) queste idee non erano del tutto nuove in quanto già Cartesio le aveva introdotte, resta comunque il fatto che questo ragazzo aveva solo 14 anni.

 

Si laurea in matematica nel 1854 alla Trinity dove ottiene anche la borsa di studio.

Uno dei risultati più importanti risultati dello studio di Maxwell è sicuramente l’estensione e la formulazione matematica della teoria di Michael Faraday sulle teorie dell’elettricità e sulle linee magnetiche della forza. Dove mostra che poche e relativamente semplici equazioni matematiche possono esprimere il comportamento dell’elettricità, dei campi magnetici e della loro interrelazione.

 

 

Le equazioni di Maxwell 

 

Dopo questa piccola premessa introduciamo brevemente le equazioni di Maxwell, per capire quanto queste influenzino tuttora l’elettronica generale.

 

Le equazioni di Maxwell sono un sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali lineari (due vettoriali e due scalari) che, insieme alla “Forza di Lorentz“, governano l’interazione Elettromagnetica.

 

Quest’ultima frase è forse riduttiva per descrivere l’immensità del suo significato. L’interazione elettromagnetica è uno dei fenomeni più affascinanti che si possa studiare in natura. Viene spontaneo chiedersi quale straordinario intuito occorre per far quadrare queste equazioni, in quello che è un puzzle di fenomeni con talmente tanti pezzi da non riuscire nemmeno a contarli.

 

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Le equazioni in breve

 

La prima delle quattro equazioni di Maxwell rappresenta in che modo un campo elettrico dovuto a cariche elettriche varia con la distanza.

Esso diventa tanto più debole quanto più cresce la distanza.

Il campo, inoltre, è tanto più intenso quanto maggiore è la densità di carica. Ovvero quanto più grande è il numero di elettroni contenuti in un dato spazio.

 

La seconda equazione afferma che nel magnetismo non c’è una proporzione paragonabile alla prima, in quanto le “cariche” magnetiche (o “monopoli” magnetici) di Mesmer non esistono. Se tagliamo in due parti un magnete a barra, non otterremo un polo “nord” e un polo “sud” isolati, ma ogni pezzo della calamita avrà un suo polo “nord” e un suo polo “sud”. Non esiste dunque, il monopolio magnetico.

 

La terza equazione esprime in che modo un campo magnetico variabile induca un campo elettrico.

 

La quarta equazione descrive l’inverso: in che modo un campo elettrico variabile (o una corrente elettrica) induca un campo magnetico.

 

 

Conclusioni

 

Questo articolo non vuole in alcun modo spiegare il significato matematico di queste equazioni. Per farlo, occorrerebbero diversi anni di studi universitari in fisica. Vuole invece portarvi a conoscenza del lavoro svolto da grandi menti del passato.

 

Infatti, è bene prendere coscienza del fatto che è talmente ampia la fenomenologia contenuta nel modello delle equazioni di Maxwell e sono tanto numerose le applicazioni del mondo moderno ad esso legate, che viene da domandarsi come sarebbe stato il mondo senza il modello del campo elettromagnetico.

 

 

campo elettromagnetico Maxwell

 

 

Per comprendere a fondo la teoria di Maxwell sarebbe necessario fare moltissime premesse. A partire dai “due strati” attraverso i quali possiamo interpretare la nostra realtà, per poi parlare dei vettori di Dirac, forme d’onda ecc…

 

Considerato che non è questo lo scopo di questo articolo, concludo riportando le parole che una grande mente come Oliver Heavside dedica a James C. Maxwell:

 

 

Una parte di noi vive dopo di noi, diffusa in tutta l’umanità – più o meno – e in tutta la natura. Questa è l’immortalità dell’anima. Ci sono anime grandi ed anime piccole… Quelle di Shakespeare o di Newton erano stupendamente grandi. uomini di tale statura vivono la maggior parte della loro vita dopo la morte. Maxwell è uno di questi uomini. La sua anima vivrà e si espanderà ancora per molto tempo, e ci illuminerà ancora per centinaia di anni come una delle stelle luminose del passato, la cui luce mette centinaia d’anni a raggiungerci.

 

 

Ora è giusto chiedersi, quante e quali persone in questo secolo faranno sì che la loro anima illumini gli anni che seguiranno?