Oersted e il magnetismo
Fin dal 1600 i fenomeni di attrazione e repulsione magnetica venivano considerati di natura diversa rispetto a quelli elettrici. Tuttavia, Hans Christian Oersted (1777-1851), professore al politecnico di Copenaghen, è convinto che un legame tra questi fenomeni esista, in quanto ritiene, per ragioni filosofiche probabilmente riconducibili a Kant, che tutte le forze della natura debbano essere in qualche modo collegate.
Oersted illustra i suoi esperimenti
(da una stampa dell’epoca)
Oersted ottiene per la prima volta la conferma della relazione tra magnetismo ed elettricità nel 1819, illustrando ai suoi studenti un esperimento improvvisato: un ago magnetico viene deviato dalla corrente elettrica che circola in un filo collegato ai poli della pila di Volta. Quando i vincoli lo permettono, l’ago tende a disporsi tangenzialmente a una circonferenza che giaccia in un piano perpendicolare al filo e con centro nel filo stesso. L’orientamento dell’ago si inverte quando viene invertito il verso di percorrenza della corrente nel filo.
Il campo magnetico ha natura vettoriale ed è quidi caratterizzato in ogni punto da una direzione e un verso: nel caso d'un filo rettilineo infinito la direzione risulta perpendicolare al piano contenete il filo e una retta qualunque congiungente il filo e il punto. Il verso è tale che se la corrente è entrante l'induzione è orientata in senso orario.
Un filo infinito rappresenta però una condizione asintotica ottenibile sperimentalmente utilizzando un filo molto lungo e considerando il campo lontano dagli estremi.
Nel 1820, J. B. Biot e F. Savart determinano come la forza scoperta da Oersted dipenda dalla distanza tra filo e magnete.
André Marie Ampère
il campo magnetico è quindi direttamente proporzionale all'intensità di corrente e inversamente proporzionale alla distanza d del punto in considerazione dal filo.
Nello stesso anno, a Parigi, André Marie Ampère (1775-1836) illustra l’esistenza di altre forze, messe in luce dai suoi esperimenti, oltre a quella trovata da Oersted: la forza esercitata dal magnete sulla corrente, coerentemente col principio di azione e reazione, e forze di tipo nuovo, ovvero “…attrazioni e repulsioni che io ritengo di avere scoperto per primo e che ho chiamato attrazioni e repulsioni delle correnti elettriche, per distinguerle dalle attrazioni ordinarie”. Anziché avvicinare alla spira mobile un magnete, Ampère le accosta una
Tavola tratta dalle Opere di Ampère
illustrante i “fenomeni elettrodinamici”
seconda spira, anch’essa percorsa da corrente, constatando che quando le correnti sono percorse nello stesso senso le spire si attirano e, viceversa, le spire si respingono se le correnti scorrono in versi opposti: si tratta della legge fisica che ancor oggi porta il nome di Ampère.
Nel 1826 Georg Simon Ohm (1789-1854) dimostrerà che vi è proporzionalità diretta tra la tensione ai capi di un filo conduttore e la corrente che vi scorre ; tuttavia per oltre dieci anni
Apparecchio di Ampère per la misura delle forze tra le correnti
questo risultato non ottiene affatto la diffusione che merita e solo verso il 1840 James Prescott Joule (1818-1889) studierà le cause dell’aumento di temperatura che si verifica in un conduttore percorso da corrente e misurerà tale effetto termico, formulando la legge che descrive l’aumento di energia interna prodotto dal passaggio di corrente elettrica .