Elettro e Magnetismo

In questo post vedremo come viene definita l'interazione elettrica e quella magnetica con particolare attenzione al concetto di campo.

In generale come afferma Wikipedia:
"In fisica, l'interazione elettromagnetica è una delle quattro interazioni fondamentali previste dal Modello Standard, il cui mediatore è il fotone. Si tratta della forza generata dal campo elettromagnetico, il quale si propaga nello spazio per mezzo della radiazione elettromagnetica, un fenomeno ondulatorio che non richiede alcun supporto materiale per diffondersi nello spazio e che nel vuoto viaggia alla velocità della luce. La forza elettromagnetica è responsabile dell'interazione tra due oggetti carichi, sorgenti del campo elettromagnetico".
Nota: nella definizione generale e formale di onda non è necessario presupporre un mezzo di trasmissione affinché il fenomeno ondoso si propaghi nello spazio (vedi il post "Ma cos'è una 'onda'?").

Si nota subito, dalla definizione data sopra, come sia necessario conoscere il significato fisico di diversi concetti; in particolare è fondamentale il concetto di campo, che può essere così introdotto:
"In fisica, un campo è un tensore (e quindi in particolare un vettore) che dipende dalle coordinate dello spazio (o, più generalmente, dello spaziotempo)" (vedi Wikipedia).

Possiamo quindi definire il campo elettrico (Wikipedia):
"Il campo elettrico è un campo di forze conservativo* generato nello spazio dalla presenza di cariche elettriche stazionarie. Il vettore campo elettrico E in un punto è definito come il rapporto tra la forza elettrica generata dal campo su un oggetto carico e la carica q dell'oggetto stesso:

E=lim_q-->0 F/q ".

Nota: la carica di prova q viene fatta tendere a zero proprio per non perturbare il campo elettrico mentre il rapporto F/q resta costante**.

Mentre con campo magnetico si intende (Wikipedia):

"Il campo magnetico è un campo vettoriale non conservativo*** generato da cariche in moto. Il campo magnetico B agisce su oggetti carichi in moto attraverso una forza, detta forza di Lorentz, data da: 

F=qvxB

dove x indica il prodotto vettoriale, q è la carica elettrica dell'oggetto e v è la velocità della carica".
Nota: con prodotto vettoriale vxB si intende un vettore ortogonale sia a v che a B (orientato secondo la regola della mano destra) il cui modulo è pari a vBsinθ (dove θ è l'angolo tra v e B).

Poiché lo stato di moto dipende dal sistema di riferimento, campo elettrico e campo magnetico sono in realtà due aspetti dello stesso fenomeno: se infatti in un dato sistema inerziale la carica è in quiete e quindi viene rilevato solo il suo campo elettrico, in un altro sistema inerziale la carica può trovarsi in moto con velocità v e quindi si osserverà anche un campo magnetico.

Ricordiamo inoltre che nel post "Energia potenziale<=>Forza conservativa" avevamo definito cosa si intende con forza conservativa; mentre gli altri termini che compaiono nella definizione di campo elettrico e campo magnetico li chiariremo meglio nei prossimi post.
Nota: in particolare per la definizione di campo elettromagnetico vedi il post "Il Campo Elettro&Magnetico".

(*) Per chiarimenti sui campi di forze conservativi vedi il post "Campo conservativo=>irrotazionale!".
(**) Ad esempio la forza generata da una carica Q su una carica di prova q è definita come F=kqQ/r² dove k è la costante di Coulomb ed r la distanza tra le due cariche; perciò risulta E=kQ/r² che è indipendente dalla carica q.
(***) Per chiarimenti sui campi di forze non conservativi vedi il post "E se le forze non sono conservative?".