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Storia dell'elettromagnetismo Stampa E-mail
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James Clerk MaxwellLa teoria dell'elettromagnetismo è stata sviluppata a partire dal 1800 e nasce dall'osservazione di una correlazione tra i fenomeni dell'elettricità e del magnetismo, che prima di allora erano stati scoperti e trattati separatamente. James Clerk Maxwell elaborò nel 1864 la prima teoria moderna dell'elettromagnetismo, raggruppando in un'unica teoria tutte le precedenti osservazioni, esperimenti ed equazioni.

L'elettricità è stata scoperta in seguito all'evidenza sperimentale dell'attrazione o la repulsione tra corpi dotati di carica elettrica, corrispondente a due stati di elettrizzazione della materia, detti positivo e negativo: corpi elettrizzati entrambi positivamente o entrambi negativamente si respingono, mentre corpi elettrizzati in modo opposto si attraggono.

A partire da questo fatto, nella seconda metà del diciottesimo secolo Charles Augustin de Coulomb formulò la legge di Coulomb, che quantifica la forza elettrica attrattiva o repulsiva che due corpi puntiformi carichi elettricamente si scambiano a distanza. A partire da tale legge è possibile affermare che un corpo carico elettricamente produce nello spazio circostante un campo elettrico tale per cui, se si introduce una carica elettrica, questa risente l'effetto di una forza, detta forza di Coulomb, direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

Parallelamente, l'esistenza del magnetismo naturale nella materia era noto già agli antichi greci nel V - VI secolo a.C., anche se probabilmente era già stato scoperto nell'antica Cina dove si dice fosse già in uso un rudimentale prototipo di bussola magnetica. Gli antichi avevano scoperto la capacità di alcuni minerali, come la magnetite, di attrarre la limatura di ferro o piccoli oggetti ferrosi.

Nel 1600 apparve il De magnete di William Gilbert, che rimase a lungo il testo di riferimento sul tema del magnetismo, anche se i primi studi quantitativi sui fenomeni magnetostatici si possono far risalire alla fine del Settecento - inizio dell'Ottocento ad opera dei francesi Biot e Savart e, successivamente, di Ampère in Francia.

Una prima correlazione tra elettricità e magnetismo fu ipotizzata dal fisico danese Hans Christian Ørsted, noto come esperimento di Ørsted, osservò che un filo percorso da corrente elettrica generava attorno a sé un campo magnetico.

Campo elettromagnetico

In seguito, il chimico britannico Michael Faraday condusse una simile esperienza, ribattezzata esperimento di Faraday, per mezzo della quale dimostrò che un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico è soggetto ad una forza.

La formulazione matematica della forza esercitata da un campo magnetico sulla corrente elettrica è infine dovuta a André-Marie Ampère, che tramite l'esperimento di Ampère concluse che tra due fili di lunghezza l e distanza d, percorsi rispettivamente da una corrente di intensità i_1 e i_2, si esercita una forza il cui modulo è:

Ampere

Infine James Clerk Maxwell, unificando in modo organico i due fenomeni, formulò le 4 equazioni di Maxwell, che descrivono i fenomeni magnetostatici, elettrostatici, magnetodinamici ed elettrodinamici classici. Esse sintetizzando la legge di Gauss e la legge di Ampere, unificano il concetto di campo elettrico e di campo magnetico all'interno del più ampio concetto di campo elettromagnetico. Dalle 4 equazioni di Maxwell è possibile ricavare tutta la fisica dell'elettromagnetismo :

  • Legge di Gauss elettrica:

Legge di Gauss elettrica

  • Legge di Faraday

Legge di Faraday

  • Legge di Gauss magnetica

Legge di Gauss magnetica

  • Legge di Ampère-Maxwell

Legge di Ampere-Maxwell

dove:
E è il campo elettrico nel vuoto
D è il campo elettrico in un materiale, detta anche induzione elettrica
B è il campo magnetico percepito in un punto, anche detto induzione magnetica
H è il campo magnetico in un materiale
ρ è la densità di carica elettrica
J la densità di corrente elettrica.

E e D e H e B sono legati dalla relazione:

Induzione elettrica

μ e ε sono la permeabilità magnetica e la costante dielettrica; hanno nel vuoto come suffisso "0" e nei materiali "r".

 

 

 

 

 Video di approfondimento:

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Ultimo aggiornamento Sabato 10 Ottobre 2020 10:37
 

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