Magnetismo

Il magnetismo è la parte dell'elettromagnetismo che studia i campi magnetici. Per fenomeni stazionari si suole parlare di magnetostatica che presenta alcune analogie formali con l'elettrostatica allorché si sostuiscano alle distribuzioni di carica elettrica le densità di corrente elettrica. Per fenomeni tempo-dipendenti i campi elettrici e magnetici si influenzano a vicenda ed è necessario ricorrere ad una descrizione unificata dei due campi ottenuta nel 1864 dallo scenziato britannico James Clerk Maxwell.

Particolarmente rilevante è il fenomeno dell'esistenza di un magnetismo terrestre. Il nostro pianeta presenta infatti un debole magnetismo (circa 0.5 gauss) con distribuzione del campo grosso modo equivalente a quella generata da un dipolo magnetico disposto lungo la direttrice Polo Nord - Polo Sud. Il Polo Nord magnetico è spostato di circa 1000 Km da quello geografico e si trova in territorio canadese. La definizione di poli nord e sud è legata alla proprietà di un ago magnetico libero di ruotare senza attriti attorno al suo baricentro di disporsi lungo le linee del suddetto campo di forze. Pertanto definendo il polo magnetico tipo "nord" (cfr. seguito) quello dell'ago della bussola che si rivolge a Nord ne segue che il polo Nord terrestre è in realtà un polo Sud magnetico e viceversa.

Cenni storici

L'esistenza di un magnetismo naturale era noto già agli antichi greci (V - VI secolo AC) ma probabilmente ancora precedentemente era già stato scoperto nell'antica Cina dove, si dice, fosse già in uso un rudimentale prototipo di bussola magnetica. Quello che è certo, comunque, è che già gli antichi avevano scoperto la capacità di alcuni minerali (ad esempio la magnetite) di attrarre la limatura di ferro o piccoli oggetti ferrosi. Questa capacità di esercitare una forza a distanza ha dato fin dagli albori un particolare significato nei secoli al magnetismo. Tutt'ora nel XXI secolo si sente ancora talvolta parlare di forze magnetiche lasciando sottointendere un significato arcano e misterioso.

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 sempre in Francia.

Poli magnetici

Analogamente al caso elettrostastico anche nel magnetismo si individuano due sorgenti di campo di natura opposta che vengono convenzionalmente definiti poli. Usando come magnete di riferimento la Terra si parlerà allora di polo nord e sud, in particolare il polo nord geografico corrisponde (o quasi) con il polo sud magnetico e viceversa per il polo sud geografico.

Una proprietà interessante dei magneti naturali è che essi presentano sempre sia un polo nord che un polo sud. Anche spezzandoli, infatti, i due magneti risultanti avranno ancora ciascuno una coppia di poli opposti. Poiché il processo può concettualemente proseguire all'infinito questo lascia supporre che il magnetismo naturale abbia in effetti origine dalle proprietà atomiche della materia. Considerando infatti ogni singolo elettrone orbitale come una microscopica spira percorsa da corrente e tenendo anche conto del momento di spin si può intuire che collettivamente questi possano contribuire, in un mezzo materiale, a presentare un campo magnetico macroscopicamente osservabile. In realtà occorre tenere conto del fatto che i moti di agitazione termica tendono, in generale, ad allineare tutti questi microscopici dipoli magnetici a caso così che normalmente il valore complessivo è nullo. Solo in taluni minerali, i magneti naturali, questi dipoli si autoorganizzano su scala macroscopica formando le cosiddette regioni o domini di Weiss con dipoli tutti allineati.

Monopoli magnetici liberi

I monopoli magnetici liberi, a tutt'oggi, non sono mai stati osservati sperimentalmente. Ciò conferisce una particolare proprietà alle linee di forza del campo magnetico: esse sono sempre chiuse e il flusso del campo attraverso qualsiasi superficie chiusa è nullo. È facile dimostrare che da ciò discende che il campo magnetico ha il medesimo flusso attraverso tutte le superfici che si appoggiano alla medesima curva chiusa. Un campo vettoriale con questa interessante proprietà è detto anche Campo vettoriale solenoidale.

Unità di misura

Nel Sistema Internazionale l'unità di misura del campo induzione magnetica B è il tesla (simbolo T), mentre per il campo magnetico H si usa l'ampere/metro (A/m) . È invalso l'uso anche del sistema cgs in cui il campo magnetico si misura in gauss.

Voci correlate

• Campo magnetico
• Magnete
• Isteresi
• Coercitività
• Rimanenza

Collegamenti esterni

• (IT) Magnetepermanente
• (IT) Grandezze e strutture magnetiche