Il campo magnetico è la grandezza vettoriale che descrive l’influenza magnetica nello spazio, generata da correnti elettriche, da magneti permanenti e da campi elettrici variabili. È uno dei concetti centrali dell’elettromagnetismo, alla base del funzionamento di motori, generatori, trasformatori e di gran parte della tecnologia elettrica.
Una scoperta fondamentale è che magnetismo ed elettricità sono legati: una corrente elettrica genera un campo magnetico attorno a sé (esperienza di Oersted), e un campo magnetico variabile genera una corrente (induzione di Faraday). Non esistono “cariche magnetiche” isolate: le linee del campo magnetico sono sempre chiuse.
Il campo magnetico si manifesta attraverso le forze che esercita:
| Effetto | Descrizione |
|---|---|
| Forza su una carica in moto | la forza di Lorentz, perpendicolare a velocità e campo |
| Forza su un conduttore percorso da corrente | base di motori e strumenti |
| Orientamento di magneti e bussole | allineamento col campo |
La forza di Lorentz su una carica q in moto a velocità \mathbf{v} in un campo \mathbf{B} è:
perpendicolare sia alla velocità sia al campo. Su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico nasce una forza analoga, che è il principio di funzionamento dei motori elettrici: la corrente nelle spire immerse nel campo genera forze che producono coppia.
Il campo magnetico si genera facilmente con una bobina (solenoide) percorsa da corrente: avvolgendo molte spire si concentra e rinforza il campo, e inserendo un nucleo di materiale ferromagnetico (ferro) lo si amplifica enormemente, perché il materiale si magnetizza allineando i propri domini. Questo è il principio degli elettromagneti, dei relè e del nucleo di trasformatori e motori.
L’intreccio tra campo magnetico e corrente — corrente che genera campo, campo variabile che genera corrente — è il cuore dell’induzione elettromagnetica e quindi di tutta la conversione elettromeccanica dell’energia: generatori che producono elettricità dal moto, motori che producono moto dall’elettricità. Il campo magnetico è uno dei pilastri concettuali dell’elettrotecnica e della fisica.