Campi non stazionari

Il Newton dell'elettromagnetismo

Nel XVII secolo Newton operò un fondamentale momento di sintesi riconducendo tutte le leggi della meccanica a soli tre principi. Questi principi riguardano le forze in genere (indipendentemente dalla loro natura) e, insieme alla legge di gravitazione universale che introduce una delle forze fondamentali della natura (la forza gravitazionale), costituiscono il compendio della meccanica classica. Qualunque problema di dinamica può essere affrontato a partire da queste leggi e dall'analisi della forza agente.

Un ruolo analogo per l'elettromagnetismo svolgono le quattro equazioni di James Clerk Maxwell enunciate nel 1871. Ad esse va associata l'espressione della forza elettromagnetica di Lorentz, un'altra delle forze fondamentali della natura.

Le leggi dell'elettromagnetismo erano numerose e riguardavano un'ampia casistica di fenomeni (legge di Coulomb, leggi sui dipoli elettrici e magnetici, interazioni tra correnti, campi magnetici generati da particolari configurazioni di correnti, induzione elettromagnetica, proprietà della materia..). Il merito di Maxwell è stato quello di riorganizzare le conoscenze dell'epoca, individuando quali leggi potevano diventare il pilastro della nuova teoria:

Ma soprattutto Maxwell sottopose queste leggi a generalizzazioni ed ampliamenti così arditi da evidenziare nuove conseguenze che aprirono il campo dell'elettromagnetismo all'imprevisto sviluppo delle onde elettromagnetiche.

La meccanica di NewtonL'elettromagnetismo di Maxwell
I principio (legge di inerzia)I equazione (flusso elettrico)
II principio (proporzionalità tra forza e accelerazione)II equazione (flusso magnetico)
III principio (legge di azione e reazione)III equazione (circuitazione di campo elettrico)
IV equazione (circuitazione di campo magnetico)
Forza di gravitazione universale
F = G M m / d2
Forza elettromagnetica di Lorentz
F = q E + q v * B

Le quattro equazioni di Maxwell sono apprezzate anche per la loro eleganza poichè interpretano i fenomeni elettrici e magnetici utilizzando una simmetria di forma: il campo elettrico ed il campo magnetico assumono in queste equazioni un'immagine speculare l'uno dell'altro.

La fisica classica trovò così la sua sintesi più alta, scambiata allora per il punto d'arrivo definitivo. Invece, come oggi sappiamo, oltre alla forza gravitazionale e a quella elettromagnetica, rimanevano fuori altre forze fondamentali della natura (le forze nucleari) ed il nuovo secolo aprirà inoltre nuovi e inesplorati campi di indagine, quelli della fisica quantistica e relativistica.


Copyleft Ludovica Battista