Un campo elettromagnetico o campo EM (inglese, campo elettromagnetico o EMF ) è la rappresentazione nello spazio della forza elettromagnetica esercitata dalle particelle cariche. Un importante concetto di elettromagnetismo , questo campo rappresenta tutte le componenti della forza elettromagnetica che si applica a una particella carica che si muove in un sistema di riferimento galileiano .
Una particella di carica q e vettore di velocità subisce una forza che è espressa da:
dov'è il campo elettrico ed è il campo magnetico . Il campo elettromagnetico è il tutto .
Il campo elettromagnetico è infatti la composizione di due campi vettoriali misurabili indipendentemente. Tuttavia, queste due entità sono inseparabili:
Il comportamento dei campi elettromagnetici è descritto in modo classico dalle equazioni di Maxwell e più in generale dall'elettrodinamica quantistica .
Il modo più generale per definire il campo elettromagnetico è quello del tensore elettromagnetico della relatività ristretta .
Il valore assegnato a ciascuna delle componenti elettriche e magnetiche del campo elettromagnetico dipende dal quadro di riferimento dello studio. Infatti, si considera generalmente in regime statico che il campo elettrico sia creato da cariche a riposo mentre il campo magnetico sia creato da cariche in movimento (correnti elettriche). Tuttavia, la nozione di riposo e movimento è relativa al quadro di riferimento dello studio.
Tuttavia, a partire dalla definizione data dalle equazioni di Maxwell e dall'interpretazione di Einstein, a differenza dei campi elettrici e magnetici che possono essere statici rispetto ad un quadro di riferimento correttamente scelto, la caratteristica caratteristica del campo elettromagnetico è sempre quella di essere soggetta a propagazione, alla velocità della luce, qualunque sia il quadro di riferimento scelto.
Nel contesto della relatività galileiana, se consideriamo due quadri di riferimento di studio galileiano (R) e (R '), con (R') in moto rettilineo uniforme di velocità V rispetto a (R), e se chiamiamo v ' la velocità di una carica q in (R '), la sua velocità in (R) è v = v' + V.
Se chiamiamo (E, B) e (E ', B') le componenti del campo elettromagnetico rispettivamente in (R) e in (R '), l'espressione della forza elettromagnetica deve essere identica nei due quadri di riferimento , otteniamo la trasformazione dei campi elettromagnetici grazie a:
Questa relazione è vera qualunque sia il valore di v 'che abbiamo:
eLa frequenza di un campo elettromagnetico è il numero di cambiamenti nel campo al secondo. È espresso in hertz (Hz) o cicli al secondo e varia da zero a infinito. Di seguito viene mostrata una classificazione semplificata delle frequenze e vengono mostrati alcuni esempi di applicazioni in ciascuna gamma.
Frequenza | Gamma | Esempi di applicazioni |
---|---|---|
0 Hz | Campi statici | Elettricità statica |
50 Hz | Frequenze estremamente basse (ELF) | Linee elettriche e corrente domestica |
20 kHz | Frequenze intermedie | Schermi video, piani cottura a induzione culinaria |
88-107 MHz | Radiofrequenze | Trasmissione FM |
300 MHz - 3 GHz | Frequenze radio a microonde | Telefonia mobile |
400-800 MHz | Telefono analogico ( Radiocom 2000 ), televisione | |
900 MHz e 1800 MHz | GSM (standard europeo) | |
1900 MHz - 2,2 GHz | UMTS | |
2400 MHz - 2483,5 MHz | microonde , Wi-Fi , Bluetooth | |
3 - 100 GHz | Autovelox | Autovelox |
385-750 T Hz | Visibile | Luce, laser |
750 T Hz - 30 P Hz | Ultra violetto | Sole, fototerapia |
30 P Hz - 30 MI Hz | Raggi X | Radiologia |
30 E Hz e più | Raggi gamma | Fisica Nucleare |
Le radiazioni ionizzanti ad alta frequenza (X e gamma) possono strappare elettroni da atomi e molecole (ionizzazioni), fattori cancerogeni.
La radiazione ultravioletta, visibile e infrarossa (300 GHz - 385 THz) può modificare i livelli di energia a livello dei legami all'interno delle molecole.
L'intensità di un campo viene espressa utilizzando diverse unità:
Polarizzazione: orientamento del campo elettrico nella radiazione
Modulazione:
Quando l'emissione è modulata, è necessario differenziare la potenza massima, chiamata potenza di picco, e la potenza media risultante dalla modulazione. Ad esempio, in una trasmissione radar con impulsi della durata di 1 ms ogni secondo, la potenza media è 1000 volte inferiore alla potenza di picco nell'impulso.
I campi elettromagnetici possono avere un'influenza indesiderata su alcune apparecchiature elettriche o elettroniche (si parlerà di compatibilità elettromagnetica ) e sulla salute delle persone, della fauna selvatica o dell'ambiente (si parlerà poi di inquinamento elettromagnetico ) .
Nella maggior parte dei paesi sono state adottate normative specifiche per limitare l'esposizione ai campi elettromagnetici; per le apparecchiature ( direttiva EMC in Europa) e per le persone (raccomandazione 1999/519 / CE e direttiva 2004/40 / CE in Europa).
Nel mondo, l'esposizione umana e ambientale e i fattori di rischio sono stati oggetto di studi contraddittori sin dagli anni '60, incentrati sullo studio del potenziale grado di nocività o non nocività di alcuni campi elettromagnetici. Ad oggi si raccomanda, come principio precauzionale , di limitare l'esposizione delle persone a rischio, come le donne in gravidanza , i bambini, nonché le persone “ elettrosensibili ”. Le principali fonti da evitare sono le linee ad alta tensione, le scansioni MRI e qualsiasi trasmettitore a radiofrequenza (GSM, 3G, Wi-Fi, ecc.).
Per migliorare la conoscenza e il controllo di esposizione pubblica, in Francia, seguendo le leggi Grenelle 1 e Grenelle 2 , un decreto del 1 ° dicembre 2011 impone ai gestori della rete pubblica di controllo e misure delle onde elettromagnetiche prodotte da altissima tensione (AAT) linee elettriche quando una linea viene messa in servizio (o rimessa in servizio).