Magnetismo

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Introduzione

Magnetismo Classe di fenomeni generati da cariche elettriche in movimento. Mentre una carica ferma genera intorno a sé un campo puramente elettrico, una carica in movimento produce un campo elettrico e un campo magnetico o, più precisamente, un campo elettromagnetico. Anche il comportamento magnetico delle calamite, noto fin dall’antichità, è spiegabile in base alla definizione data; lo si può ricondurre infatti alla particolare configurazione delle orbite elettroniche degli atomi di cui sono costituite, a patto di riconoscere che ogni elettrone orbitante intorno al nucleo di un atomo si comporta esattamente come una microscopica corrente elettrica.

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Polarità magnetiche

Come è noto, i corpi magnetici – calamite e correnti elettriche – presentano polarità opposte, dette rispettivamente polo nord e polo sud. Quando si avvicinano due polarità di segno opposto si sviluppa tra di esse una forza attrattiva, mentre quando si avvicinano due polarità concordi si sviluppa una forza repulsiva. A differenza di quanto avviene per le sorgenti del campo elettrico – le cariche elettriche positive e negative – che possono esistere indipendentemente l’una dall’altra, le polarità magnetiche di una calamita o di un circuito percorso da corrente non si possono isolare in alcun modo; in sintesi, non esiste il monopolo magnetico. È questa una delle proprietà fondamentali del campo magnetico, che ha numerose implicazioni teoriche e fenomenologiche.

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Cenni storici

Le proprietà magnetiche del ferro e degli altri materiali oggi definiti “ferromagnetici” erano già note agli antichi greci, ai romani e ai cinesi. Presso questi popoli era stato osservato che un oggetto di ferro messo a contatto con frammenti di magnetite si magnetizza, ovvero diventa esso stesso un magnete naturale, caratterizzato da due polarità opposte.

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Primi studi

L'uso della bussola per la navigazione in Occidente e le prime ricerche sul comportamento dell'ago magnetico risalgono al XIII secolo, ma il primo studio sistematico dei fenomeni magnetici si trova nell'opera De magnete pubblicata nel 1600 dal fisico William Gilbert. Lo scienziato, utilizzando un ago magnetico e una calamita di forma sferica, osservò che la Terra si comporta come un'enorme calamita e, attraverso una serie di esperimenti, riuscì a sconfessare numerose nozioni scorrette sul magnetismo fino ad allora comunemente accettate.

Nel 1750, il geologo John Michell inventò uno strumento con cui mostrò che l'intensità della forza attrattiva o repulsiva tra due poli magnetici è inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Successivamente Charles-Augustin de Coulomb, a cui si deve la descrizione completa della forza tra cariche elettriche (forza di Coulomb), verificò e sviluppò le osservazioni di Michell con grande precisione.