Campo magnetico
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In fisica, un campo magnetico è un'entità prodotta muovendo cariche elettriche (correnti elettriche) che esercitano una forza su altre cariche in movimento. Secondo la meccanica quantistica la rotazione di una particella produce campi magnetici e questi agiscono su di essa come se fossero una corrente (questo è quello che succede nei campi prodotti da materiali ferromagnetici permanenti).
Un campo magnetico è un campo vettoriale: associa, cioé, ad ogni punto nello spazio un vettore che può variare nel tempo. La direzione del campo è la direzione indicata all'equilibrio dall'ago di una bussola posta nel campo.
Il campo magnetico, solitamente indicato con il B, storicamente era la densità di flusso magnetico o induzione magnetica, e H (=B/μ) era il campo magnetico: questa terminologia è oggi utilizzata per distinguere tra il campo magnetico nel vuoto (B) e quello in un materiale (H, con μ diversa dall'unità).
Definizione
Come il campo elettrico, il campo magnetico può essere definito a partire dalle forze che produce:
dove × indica il prodotto vettoriale, q è la carica elettrica, e v la velocità della carica: questa espressione è anche nota come legge di Lorentz.
L'espressione più semplice che descrive come si producono campi magnetici fa uso del calcolo vettoriale. Nel vuoto:
dove 
indica il rotore, 
indica la divergenza, J è la densità di corrente elettrica, ∂ è la derivata parziale, ε0 è la costante dielettrica del vuoto, E è il campo elettrico e t il tempo. La prima equazione è conosciuta come legge di Ampere corretta da Maxwell. Il secondo termine di questa equazione (la correzione di Maxwell) è nullo in sistemi statici o quasi statici. La seconda equazione dichiara la non esistenza di monopoli magnetici. Queste formule fanno parte delle equazioni di Maxwell.
Proprietà
Maxwell si è impegnato molto per riunire elettricità e magnetismo, producendo un sistema di quattro equazioni che collegavano i due campi. Comunque, secondo la formulazione di Maxwell, si usavano ancora due campi distini per descrivere fenomeni differenti. Fu Albert Einstein a mostrare, con la relatività ristretta e la relatività generale, che i campi magnetico ed elettrico sono due aspetti dello stesso fenomeno (un tensore a due dimensioni), e che un osservatore può percepire una forza magnetica mentre un osservatore in movimento ne percepisce una elettrostatica. Così, con la relatività, le forze magnetiche possono essere previste con la conoscenza delle sole forze elettrostatiche.
Tecnicamente, il campo magnetico non è un vettore secondo la definizione convenzionale; è, infatti, uno pseudovettore, ovvero cambia di segno se il sistema di coordinate subisce una rotazione impropria: questa distinzione è importante quando si usa la simmetria per analizzare un problema sui campi magnetici. Questo è una conseguenza del fatto che, nella legge di Lorentz, B è legato a due vettori da un prodotto vettoriale.
Vedi anche
Campo magnetico