Magnetismo

Esperienza di Oersted

In laboratorio disponi un filo metallico sopra un ago di bussola, parallelamente ad esso. Collega il filo ad un generatore di corrente continua e osserva cosa accade quando passa corrente. Cambia il verso della corrente ed osserva cosa cambia.

Fino agli inizi del XIX secolo i fenomeni legati all'elettricità ed al magnetismo furono considerati indipendenti e di conseguenza studiati e analizzati separatamente. Nel 1820 una esperienza storica segnò la data di nascita dell'elettromagnetismo, una teoria unificata che dimostra come i fenomeni elettrici e magnetici siano indissolubilmente collegati.

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In questo anno Hans Cristian Oersted (1777 - 1851), fisico e filosofo danese, scoprì che una corrente elettrica provocava una diversa orientazione di un ago magnetico posto nelle vicinanze del filo. L'anello di congiunzione era stato trovato: la corrente elettrica interagiva con l'ago magnetico ed era quindi in grado di creare un campo magnetico nello spazio circostante, proprio come un magnete naturale.

Oersted era uno studioso che si ispirava ai principi della Filosofia Naturale, basata sulla ricerca dell'unità di tutti i fenomeni naturali e descrisse i suoi risultati (qualitativi) secondo quest'ottica. (H.C. Oersted "Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticum"). In particolare egli cercava, in analogia con le leggi di Newton e di Coulomb, una forza di tipo attrattivo-repulsivo tra magneti e correnti. Inaspettatamente, Oersted osservò che sull'ago non agivano forze attrattive-repulsive rispetto al filo, ma una forza deviante.

Si deve al fisico francese Andrè Marie Ampère (1775 - 1836) il rapido sviluppo anche teorico di questo nuovo campo di indagine. Ampère era un newtoniano convinto e non si espresse in termini di campo, ma piuttosto in termini di azione a distanza. L'interrogativo era: se non esistono sorgenti di campo, qual è l'origine del campo magnetico?

Nello stesso anno dell'esperienza di Oersted, egli indagò sulle interazioni che si esercitavano tra magnete e magnete, tra corrente e magnete ed infine tra correnti. Dobbiamo ai suoi studi le relazioni teoriche che collegano il campo magnetico alla corrente che circola in un conduttore di qualunque forma, relazioni poi riprese nella sintesi operata da Maxwell.

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La fotografia è stata ottenuta diponendo della limatura di ferro sparsa su un piano perpendicolare alla direzione di un filo rettilineo percorso da corrente. Come si vede il campo magnetico intorno al filo percorso da corrente non è radiale , cioè le linee non hanno origine dal filo, ma risultano essere circolari e concentriche, così che in ogni punto la direzione del campo magnetico si mantiene perpendicolare al filo. Per rappresentarle c'è bisogno di tutte le 3 dimensioni spaziali.

Utilizzando aghi magnetici al posto della limatura di ferro e assegnando come verso delle linee quella indicata dal polo nord dell'ago, si può vedere che le linee di campo hanno un andamento antiorario se la corrente esce dal piano (verso l'alto nella foto), orario se la corrente entra nel piano (verso il basso nella foto).

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Regola della mano destra: avvolgendo idealmente con la mano destra il filo conduttore con il pollice nel verso della corrente, le altre dita danno il verso delle linee di campo.