Il fissaidee

Faraday scoprì molto di più della semplice legge esposta nella slide precedente, osservando che se si fa variare nel tempo un campo magnetico, per esempio allontanando ed avvicinando periodicamente un magnete ad una filo metallico che si richiude su se stesso formando un circuito chiuso, si induce nel filo una corrente anche se nel circuito non vi è alcun generatore di forza elettromotrice. Il verso della corrente che si genera è tale da “opporsi” alla variazione del campo magnetico, nel senso che tale corrente genera a sua volta un campo magnetico diretto in senso opposto a quello che la eccita. In termini quantitativi, è come se nel circuito fosse presente una forza elettromotrice “indotta” data da

\( (f.e.m.)_{ind}=-\dfrac { \Delta \Phi_ B}{ \Delta t} \)

Dove \( \Phi_ B=B\cdot S \) è il flusso di \( B \) attraverso la superficie racchiusa dal circuito.

Sugli effetti di induzione magnetica scoperti da Faraday si basano molti dispositivi di uso comune come le dinamo e gli alternatori; di fatto, la produzione di una frazione consistente dell’energia elettrica che utilizziamo è basata sulla rotazione di bobine poste in un campo magnetico. Ma, al di là delle sue innumerevoli applicazioni, il contenuto fisico fondamentale della legge di induzione è che un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico (quello che muove gli elettroni nel circuito).

Fu Maxwell a cogliere in pieno questo aspetto e a dare una forma matematica precisa alle osservazioni sperimentali di Faraday. Maxwell ebbe però anche un’altra intuizione: così come la variazione nel tempo di un campo magnetico genera un campo elettrico, anche un campo elettrico variabile nel tempo deve generare un campo magnetico. L’esistenza di quest’effetto (più complesso da spiegare, ma che è sostanzialmente necessario per rendere consistente la legge di Ampère nel caso di correnti variabili) permette di immaginare che anche in assenza di cariche e correnti possa esistere un campo elettrico che, variando nel tempo, genera un campo magnetico il quale, anch’esso variabile nel tempo, generi a sua volta un campo elettrico: in altri termini, porta a concepire l’esistenza di campi elettromagnetici che si “autosostengono”, che come vedremo sono ciò che dà origine a quella che nella lezione 8 chiameremo radiazione elettromagnetica, e che è forse la conseguenza più importante della grande sintesi dei fenomeni elettrici e magnetici operata da Maxwell.