Storia dei magneti e del magnetismo

Le origini dell'attrazione magnetica

La storia del magnetismo risale a tempi antichi. Oltre 2.500 anni fa, gli antichi greci si accorsero che la roccia "magnetite" aveva proprietà magnetiche.
L'origine del nome "magnete" è alquanto controversa. Si dice che il magnete abbia preso il nome dal paesaggio o dalla città di Magnesia in Grecia, dove fu trovato un minerale (magnetite). Un'altra spiegazione è che il pastore Magnes rimase incastrato con la punta del suo bastone da pastore sulla roccia magnetica e questo diede il nome alla calamita.

Passò quindi molto tempo dalla scoperta dell'effetto magnetico alla prima applicazione.

La bussola, il polo nord e il polo sud

Nel II secolo a.C., i cinesi furono i primi a riconoscere l'effetto magnetico, e furono i primi a utilizzare l'effetto magnetico per una bussola (bussola bagnata).

Le prime indagini sistematiche furono condotte da Pierre de Maricourt (Petrus Peregrinus) nel XII secolo . Nei suoi scritti, menziona che i poli magnetici simili si respingono e quelli diversi si attraggono. Solo molto più tardi (intorno al 1600) Gilbert si rese conto che la Terra si comporta come un grande magnete con poli vicini ai poli geografici nord e sud. Dato che il polo nord della calamita punta approssimativamente al polo sud geografico e il polo sud della calamita punta approssimativamente al polo nord geografico, si giunse alla sfortunata determinazione che il polo nord magnetico è vicino al polo sud geografico e il polo sud magnetico è vicino al polo nord geografico. Questo definiva il nord e il sud.
Per riassumere: Il polo nord dell'ago della bussola punta (approssimativamente) al polo nord geografico, il polo sud dell'ago della bussola punta approssimativamente al polo sud geografico. La deviazione, che dipende dalla posizione, è chiamata declinazione magnetica. Può essere ricavata da tabelle. Poiché l'ago della bussola si allinea lungo le linee del campo magnetico, che non sono parallele alla superficie terrestre, l'ago di una bussola che si muove liberamente ha comunque un angolo rispetto alla superficie terrestre. Questa deviazione angolare è nota come inclinazione magnetica.

L'era dell'elettromagnetismo

Il XIX secolo segnò poi una pietra miliare nella storia del magnetismo con la scoperta dell'elettromagnetismo. Il fisico danese Hans Christian Orsted realizzò nel 1820 esperimenti che dimostrarono che la corrente elettrica può generare campi magnetici. La sua scoperta pose le basi per lo sviluppo degli elettromagneti. Le applicazioni furono numerose, come il telegrafo, i motori elettrici e molti altri oggetti utili che facilitarono la vita di tutti i giorni.

Descrizione del magnetismo

Lungamente conosciuta e già utilizzata, ad esempio nella bussola, la causa del magnetismo è stata per lungo tempo completamente fraintesa e il magnetismo è stato presentato come una forza magica avvolta nel mistero.

Una descrizione matematica completa e, in particolare, il collegamento dell'elettricità e del magnetismo all'elettromagnetismo è stato raggiunto da James Clark Maxwell tra il 1861 e il 1864 con un sistema di quattro equazioni differenziali parziali note come le equazioni di Maxwell.
Con queste equazioni, Maxwell riuscì a descrivere l'effetto dei campi elettrici e magnetici sulle cariche e le interazioni tra di esse.
La matematica delle equazioni non sarà discussa in dettaglio in questa sede.

I principali enunciati delle equazioni di Maxwell sono i seguenti:
1. La legge di Gauss per i campi elettrici e la legge di Gauss per i campi elettrici. Legge di Gauss per i campi elettrici: le cariche elettriche sono le sorgenti del campo elettrico
2. Legge di Gauss per i campi magnetici: il campo magnetico è privo di sorgenti; non esistono monopoli magnetici
3. Legge dell'induzione: una variazione del campo magnetico porta a un campo elettrico
4. Legge di Maxwell-Aperes: una variazione del campo magnetico porta a un campo elettrico. Legge di Maxwell-Amperes: una variazione del campo elettrico provoca un campo magnetico

Insieme alla forza di Lorentz (dal nome del fisico Antoon Lorentz), che descrive la forza sulle cariche in movimento nei campi elettromagnetici, è possibile spiegare tutti i fenomeni dell'elettrodinamica.
Ora sappiamo come possono essere generati i campi magnetici, come i campi magnetici agiscono sulla materia e sulle cariche, ma non sappiamo ancora quale sia la causa effettiva del magnetismo in un magnete permanente.

La nascita dei magneti moderni

Nel XX secolo, ricerche e scoperte hanno rivoluzionato nuovamente il magnetismo. La scoperta del ferromagnetismo, dell'antiferromagnetismo e del ferromagnetismo ha ampliato la nostra comprensione delle proprietà magnetiche dei materiali.
Lo sviluppo di magneti ad alte prestazioni (supermagneti), come i magneti al neodimio o i magneti al samario-cobalto negli anni '80 ha portato a una nuova era nella tecnologia.
Oggi, i magneti sono utilizzati in numerosi campi come la medicina, la produzione di energia, l'elettronica, ma anche in oggetti di uso quotidiano come oggetti decorativi, zanzariere, ecc.