Da Faraday a Maxwell: qualche annotazione

Nel post del 18 ottobre 2025, ho presentato il riassunto della mia lezione sul magnetismo, proposta all'UAABL, terminando con un accenno alla scoperta del fenomeno noto come induzione magnetica e agli sviluppi tecnologici successivi.

Nel 1831, Michael Faraday (1791-1867) dimostrò sperimentalmente la relazione tra la variazione di un campo magnetico e la corrente elettrica ed enunciò la legge che interpreta il fenomeno. In parole fin troppo semplici, un campo magnetico variabile induce in un conduttore una corrente elettrica. Tale corrente è chiamata corrente indotta.

Un aneddoto (spurio) afferma che più tardi, quando Sir William Gladstone (1809-1898), uomo di governo alla corte della Regina Vittoria, chiese a Faraday quale utilità potesse avere una simile scoperta egli rispose: "non lo so, ma sicuramente presto ci metterete una tassa sopra".

Dal punto di vista matematico, la legge è espressa dalla formula seguente, dovuta al fisico tedesco Franz Ernst Neumann (1798-1895), nella quale il segno negativo rappresenta matematicamente la legge di Lenz. 

Il fisico russo Emilij Christianovic Lenz (1804-1865), che cominciò a occuparsi di elettromagnetismo sempre nel 1831, osservò che il verso della corrente indotta tende ad opporsi alla variazione del flusso che l'ha generata. 

Facendo l'analisi dimensionale, si capisce forse meglio come questa formula rappresenti effettivamente un legame tra: 

1. il flusso di un campo magnetico (misurato in Weber, Wb), un lavoro (in Joule, J) e una corrente elettrica (in Ampere, A); 
2. il flusso, un potenziale elettrico (in Volt, V) e il tempo (in secondi, s).

(da: R. Feynman, Sei pezzi facili)

Poiché il 1831 è anche l'anno della morte di Hegel, vorrei azzardare (e ripeto che di un mio azzardo si tratta!) una lettura alla luce della dialettica hegeliana della legge di Faraday Neumann - Lenz: 

• Tesi: la variazione del flusso di un campo magnetico genera in un conduttore una corrente indotta. 
• Antitesi: il verso della corrente indotta è tale da opporsi alla variazione del flusso che l'ha generata. 
• Sintesi: se il campo magnetico aumenta, la corrente indotta presenta verso opposto rispetto alla corrente che aveva generato il campo stazionario iniziale (per creare un flusso "differenziale" che prova ad annullare l'incremento generato dalla corrente che origina il fenomeno) mentre se esso diminuisce la corrente ha verso concorde (in accordo con il principio di azione e reazione). 

Sembra già adombrato in qualche modo l'enunciato generalizzato qualche decennio dopo da Le Chatelier: un sistema all'equilibrio, perturbato da una causa esterna, reagisce alla perturbazione minimizzandone gli effetti. 

Sempre nel 1831, il 13 giugno, nacque James Clerk Maxwell (1831-1879), il fisico e matematico scozzese che ebbe il merito di riordinare le conoscenze sull'elettricità e sul magnetismo, scoprendo che tali fenomeni erano in realtà manifestazione di un'unica realtà, il campo elettromagnetico. 

Egli pubblicò in merito una serie di articoli e concluse il lavoro, intitolato "Trattato sull'elettricità e sul magnetismo", pubblicato nel 1873, ipotizzando l'esistenza delle onde elettromagnetiche, dimostrata sperimentalmente da Hertz nel 1886 e sfruttata da Marconi nell'invenzione della Telegrafia senza fili.

Un allievo di Maxwell, Oliver Heaviside (1850-1925), riassunse le equazioni scritte dal maestro nella forma attuale, proposta in versione semplificata anche dai libri di fisica per la scuola secondaria.

La portata del contributo di Maxwell, che compì la seconda grande unificazione della fisica dopo quella di Newton, fu evidenziata da molti fisici successivi, quali Einstein e Feynman.

Per concludere, una nota umana sulla figura di Maxwell. Nato in una famiglia agiata, fu educato dalla madre, che tuttavia morì quando lui era ancora bambino. Fu allora mandato dal padre in collegio, dove era oggetto di scherno e di pesanti scherzi da parte dei suoi compagni, che lo chiamavano dafty (= sciocco). Oggi diremmo che fu bullizzato, ma questo non gli impedì di rivelare precocemente il suo genio per la matematica e per la fisica: a quattordici anni scrisse un articolo sulle ellissi; poi negli anni successivi, si occupò del colore, degli anelli di Saturno e di termodinamica.

Fonti

• E. Amaldi, Le traiettorie della fisica. Elettromagnetismo, Zanichelli
• Campbell - Garnett, Vita di James Clerck Maxwell, Archivio Dedalus
• J. D. Cutnell, K. W. Johnson, D. Young, S. Stadler, La fisica di Cutnell e Johnson.azzurro - elettromagnetismo, relatività e quanti, Zanichelli
• S. Donati, Fisica, Lattes
• R. Feynman, Sei pezzi facili, Adelphi
• J.C. Maxwell, Trattato elementare di elettricità, ed. Melquiades