Il fenomeno del magnetismo era conosciuto almeno da quando era noto il fenomeno dell'elettricità. Il Timeo di Platone non parla solo di ambra, ma anche di pietra eraclea. Si trattava di magnetite, un minerale di ferro (FeO) magnetizzato naturalmente, che può attirare piccoli frammenti di ferro e conferire ad essi la stessa proprietà. Il nome greco di questo minerale era pietra di màgnesia, dalla città di Magnesia nell'Asia Minore occidentale, dove il minerale veniva estratto.
La magnetite era nota nell'antica Cina, ed esistono enigmatici riferimenti al suo impiego come bussola per scopi magici fin dall'83 d.C.. Una dettagliata descrizione di una bussola magnetica realizzata facendo galleggiare un piccolo pesce di ferro magnetizzato è riportata in un libro cinese del 1084. Il pesce di ferro di questa bussola non veniva magnetizzato mettendolo a contatto con magnetite, ma riscaldando il ferro e tenendolo fisso nella direzione nord-sud mentre si raffreddava. I cinesi furono anche i primi a scoprire che i pezzi di magnetite hanno due poli verso i quali vengono attirati piccoli frammenti di metallo, e che uno di questi poli (il polo che cerca il nord) è attratto verso il nord, e l'altro verso il sud geografico.
Le conoscenze sul magnetismo andavano a rilento in Occidente, ma nel 1269 Pierre de Maricourt eseguì l'osservazione fondamentale che il polo di un magnete che punta al nord, respinge il polo che punta al nord di un altro magnete (lo stesso per poli che puntano al sud), mentre poli che puntano al nord attirano poli che puntano al sud.
furono gettati nella Londra elisabettiana da William Gilbert (1544-1603), il quale, basandosi sulle osservazioni di Maricourt circa la polarità dei magneti, intuì correttamente come ciò costituisse la spiegazione della bussola magnetica. La Terra stessa era un magnete gigantesco, il cui polo magnetico che cerca il sud si trova vicino al polo nord geografico e attira il polo che punta al nord di qualsiasi magnete usato in una bussola. Il fatto più importante fu per Gilbert l'aver riconosciuto che, nonostante le somiglianze, elettricità e magnetismo sono fenomeni differenti: una calamita attira solo il ferro, ma lo fa senza dover essere strofinata, mentre l'ambra attira piccoli frammenti di qualsiasi materiale, ma lo fa solo dopo essere stata elettrizzata per strofinio con materiali opportuni. Tuttavia, pur manifestandosi differenti, il magnetismo e l'elettricità sono profondamente correlati. Oggi sappiamo che il magnetismo di una calamita è dovuto alle correnti elettriche entro gli atomi di ferro e che il magnetismo terrestre è dovuto alle correnti elettriche circolanti nel materiale fuso all'interno del pianeta.
Dopo Gilbert, i progressi verso la conoscenza della natura del magnetismo non si conseguirono studiando il magnetismo del ferro o della Terra, ma l'elettromagnetismo, il magnetismo prodotto dalla corrente elettrica.
Professore di fisica all'Università di Copenaghen, Oersted durante una lezione dimostrativa all'inizio del 1820 notò che un ago di bussola veniva deviato quando si faceva passare una corrente elettrica in un conduttore vicino. La sorgente di corrente di Oersted era una pila. La pila era stata inventata nel 1800 dal conte Alessandro Volta (1745- 1827) e la sua invenzione aveva dato il via ad una grande quantità di esperimenti in tutta l'Europa sulle proprietà delle correnti elettriche. Stranamente prima di Oersted nessuno aveva notato l'effetto elettromagnetico. Le correnti a disposizione di Oersted erano inizialmente molto deboli. Quando egli ripeté gli esperimenti nel luglio 1820 con una pila più potente i risultati furono sorprendenti. Un ago di bussola posto vicino ad un conduttore percorso da corrente oscillava fino a disporsi perpendicolarmente al conduttore, e anche alla distanza del centro della bussola dal conduttore. Se la bussola veniva spostata con continuità nella direzione in cui l'ago puntava, essa tracciava una circonferenza attorno al conduttore. L'inversione del verso della corrente provocava l'inversione del verso dell'ago della bussola. Oersted dimostrò anche che l'effetto era simmetrico: non solo un conduttore percorso da corrente esercitava delle forze su un magnete, ma a sua volta un magnete esercitava una forza su un filo avvolto a bobina percorso da corrente, con una estremità della bobina che fungeva da polo nord e l'altra da polo sud. Quindi elettricità e magnetismo non erano dopo tutto completamente distinti.
Poche scoperte hanno avuto una diffusione rapida come quella che conobbero le esperienze sull'elettromagnetismo fatte da Oersted. I suoi primi risultati furono annunciati il 21/7/1820 in un saggio in latino di 4 pagine. Prima della fine dell'anno ne comparve la traduzione su periodici scientifici inglesi francesi tedeschi italiani e danesi. Tra le comunicazioni delle scoperte di Oersted quella fatta a Parigi l'11 settembre 1820 fu particolarmente fatidica. Tra il pubblico era presente Andrè Marie Ampere (1775-1836), professore di matematica all'Ecole Politechnique. Ampere iniziò una serie di esperimenti e, una settimana dopo, annunciò un nuovo risultato fondamentale: non solo le correnti elettriche esercitano forze sui magneti e viceversa, ma le correnti interagiscono fra loro. In particolare conduttori paralleli si attirano o si respingono a vicenda a seconda che le correnti elettriche scorrano rispettivamente nello stesso verso o in versi opposti.
(è un brano del libro "La scoperta delle particelle subatomiche" di S.Weinberg- Zanichelli editore).
Si dovrà attendere ancora qualche decennio perché le idee e gli esperimenti di Ampere sulla profonda connessione tra forze magnetiche e forze elettriche trovino piena soddisfazione nelle equazioni del campo elettromagnetico di James Clerk Maxwell (1831-1879 Scozia).
L'esperimento di Oersted, o meglio, la successione degli esperimenti di Oersted, anticipa la seconda legge di Ohm (1787-1854), quella per cui a parità di tensione e materiale l'intensità della corrente aumenta all'aumentare della sezione (in parole povere, della grossezza ) del conduttore. Infatti i primi esperimenti non davano buoni risultati per l'eccessiva sottigliezza dei fili usati. Solo con sezioni maggiori gli effetti furono convincenti. Oersted, del resto, non poteva conoscere questa proprietà dei conduttori poiché il criterio in suo possesso per sapere se in un filo c'era o no corrente era l'incandescenza, o quanto meno il riscaldamento, del filo stesso.
Come scoprire se in un filo freddo c'è corrente? Gli esperimenti di Oersted correlando la presenza della corrente con l'effetto magnetico (la deviazione dell'ago della bussola) introdussero un criterio nuovo, e quindi provocarono la costruzione di nuovi strumenti per la ricerca e la misura dell'intensità della corrente elettrica, basati sull'intensità dell'effetto magnetico provocato. Ancor oggi questi strumenti, e l'unità di misura dell'intensità della corrente, portano il nome di chi sviluppò gli esperimenti di Oersted, tanto da essere ricordato più che lo stesso Oersted: Ampere; lo strumento: amperometro, l'unità di misura: ampere.
Un aspetto interessante dell'esperimento di Oersted, probabilmente non notato al tempo, ma che è facile provare in laboratorio, è che si può realizzare un rudimentale motore elettrico. Inserito un interruttore nel circuito, lo si azioni in modo da avere nel conduttore degli impulsi di corrente che opportunamente manovrati produrranno la rotazione dell'ago magnetico. Si può anche frenare il roteare dell'ago o accelerarlo manovrando con abilità l'interruttore. La corrente ad impulsi produce la roteazione dell'ago magnetico, l'energia elettrica produce movimento, si trasforma in energia meccanica. L'esperimento di Oersted introduce in modo semplice e sperimentale la corrente alternata e la trasformazione di energia.
a) Nei 20 anni precedenti gli esperimenti di Oersted la corrente elettrica veniva provata dal riscaldamento/incandescenza dei conduttori facendo probabilmente supporre una proporzionalità tra l'effetto termico e l'intensità della corrente. Con Oersted la prova diventa l'effetto magnetico, e si comprende che l'effetto termico in realtà rivela un impedimento al fluire della corrente.
b) L'energia elettrica è capace di produrre energia meccanica facendo ruotare l'ago magnetico, anzi la corrente ad impulsi è capace di far roteare l'ago e, con opportune manovre sull'interruttore, si può frenare o accelerare la roteazione: siamo di fronte ad un primo, elementare motore elettrico.
Adattamento di Alfredo Argentero.