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Introduzione alla Storia dell’Elettromagnetismo
Classico
Fabio BevilacquaDipartimento di Fisica “A.Volta”
Università di Pavia
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Elettromagnetismo Classico• La ripartizione classica della Storia
dell'E.C. corrisponde a otto fasi:• a) la fase baconiana nel seicento e
settecento, culminante con la formulazione della legge di Volta nel 1784 e di Coulomb nel 1785
• b) gli sviluppi della teoria matematica del potenziale
• c) la scoperta della pila, le esperienze di Oersted e le leggi di Biot-Savart e di Ohm
• d) l'opera di Ampère e lo sviluppo dell'elettrodinamica, cioè il filone newtoniano nell'elettromagnetismo in particolare con Weber in Germania
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Elettromagnetismo Classico• e) lo sviluppo delle idee di Faraday
e Maxwell in Inghilterra e della teoria dell'azione a contatto
• f) il dibattito nella seconda metà dell'ottocento tra le concezioni inglese e tedesca dell'azione per contatto e dell'azione a distanza
• g) la soluzione del dibattito con la sintesi di Lorentz
• h) lo sviluppo della teoria della relatività a partire dalla teoria dell'elettrone di Lorentz.
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Sommario• Introduzione metodologica• Sperimentazioni baconiane• Due quantificazioni: Volta e Coulomb (tensione e forza)• Due modelli: azione a contatto e a distanza); schema• La teoria matematica del potenziale (tabella)• Oersted, Biot e Savart, Ampère• Ohm e i circuiti• Faraday e l’azione a contatto• Forze elettromotrici e ponderomotrici• Neumann, Fechner, Weber, Kircchoff: azione a distanza• Helmholtz e la conservazione dell’energia
• Maxwell, etere e corrente di spostamento• Weber, Clausius e i potenziali elettrodinamici• Helmholtz e la soluzione formale• C.Neumann, V.Lorenz e l’azione a distanza ritardata• Poynting, Planck e l’energia locale• Hertz: esperimenti e modelli• Michelson-Morley e l’etere trascinato• J.J. Thomson e l’elettrone• Lorentz e la sintesi• Einstein e le asimmetrie teoriche• L’induzione unipolare• 5 libri di testo avanzati
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Un’elaborazione di Holton
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Baconian electricity
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Coulomb e Volta
Legge derivante dalla gravitazione newtoniana:azioni a distanza nello spazio vuoto
Azioni “ in-tensive ” di probabile derivazione leibniziana
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Teoria matematica (del potenziale)
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Oersted, Biot e Savart, Ampère
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Azione per contatto : calore e teoria ondulatoria della luce
• Fourier: si applicano alla termologia le equazioni differenziali alle derivate parziali, il calore non si trasmette a distanza, ma le temperature variano con continuità nello spazio
• Fresnel: si sviluppa la teoria ondulatoria della luce, lo spazio si riempie di un’etere luminifero, elastico, come supporto delle onde luminose
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Ohm
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Azione per contatto : linee di forza e « stato elettrotonico »
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Azione a distanza nel vuoto, sia gravitazionale sia elettrica
ClausiusWeber
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Maxwell
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[A] Magnetic induction B = rot A
[B] Electromotive force E v B A
[C] Mechanical force F I B eE m [D] Magnetization B = H + 4πJ [E] Electric currents 4πI = rot H [F] Current of conduction I' = CE [G] Electric displacement D = (1/4π)KE
[H] True currents I I' D
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Le equazioni di Maxwell
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Maxwell: 1873 Treatise
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C.Neumann, V.Lorenz e l’azione a distanza ritardata
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Poynting, Planck e l’energia locale
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Hertz: 1892
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La misura della massa dell’elettrone
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E.Rutherford e J.J.Thomson
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Max von Laue e Wilhelm Roengten
1907 1895
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Lorentz: la Teoria degli Elettroni
E + P = D
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Libri di testo e memorie originali• Planck• Sommerfeld• Pauli• Landau• Feynman
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Advanced Textbooks: a bonus Planck
1922Sommerfeld
1948Pauli1949
Landau1956
Feynman1963
Privileged inference
Basic assumptions
Basic Quantities
Models
Reality of dimensions
Contents
Deduction Deduction Induction Deduction
PCE"exp."
Maxwell's equations Experiments PLA
"exp."
Fields Potentials
Contiguous action
Contiguous action Duality
Delayed action at a distance
No Yes
StaticsSteady Curr.
Quasi Stat.Dyn.
Mov.:Hertz 1890
Lor. and Einst.
quoted
Maxw.Eq.Statics
Steady Curr.Quasi Stat.
Dyn.Mov:Spec.Rel
StaticsSteady Curr.Quasi Stat.Dyn.
Special relativity
Refused ded. from
Spec. Rel.+ Coul.
Coul.law rededuced
from del.act. at a
dist.