El ELECTROMAGNETISMO es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos
y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por
ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy
grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones
de éstas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y
moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.
El .ELECTROMAGNETISMO considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.
- La naturaleza de las ondas electromagnéticas consiste en la propiedad que tienen el campo eléctrico y magnético de generarse mutuamente cuando cambian en el tiempo.
-
Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda electromagnética depende de su frecuencia (o longitud de onda ): entre mayor su frecuencia mayor es la energía:
W = h f,
donde W es la energía, h es una constante (la constante de Plank) y f es la frecuencia.
- El plano de oscilación del campo eléctrico (rayas rojas en el
diagrama superior) define la dirección de polarización de la onda . Se
dice que una fuente de luz produce luz polarizada cuando la radiación
emitida viene con el campo eléctrico alineado preferencialmente en una
dirección.
- Ejemplos de ondas electromagnéticas son:
• Las señales de radio y televisión
• Ondas de radio provenientes de la Galaxia
• Microondas generadas en los hornos microondas
• Radiación Infraroja provenientes de cuerpos a temperatura ambiente
• La luz
• La radiación Ultravioleta proveniente del Sol , de la cual la crema antisolar nos proteje la piel
• Los Rayos X usados para tomar radiografías del cuerpo humano
• La radiación Gama producida por nucleos radioactivos
- La única distinción entre las ondas de los ejemplos citados anteriormente es que tienen frecuencias distintas (y por lo tanto la energía que transportan es diferente)
Película sobre el campo eléctrico de ondas generadas en una antena
El electromagnetismo ,
estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola
teoría aportada por Faraday, que se resumen en cuatro ecuaciones
vectoriales que relacionan campos eléctricos y magnéticos conocidas como
las ecuaciones de Maxwell .
Gracias a la invención de la pila de limón, se pudieron efectuar los
estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de corriente eléctrica a través de un conductor .
El Electromagnetismo, de esta manera es la parte de la Física que estudia los campos electromagnéticos y los campos eléctricos , sus interacciones con la materia y, en general, la electricidad y el magnetismo y las partículas subatómicas que generan flujo de carga eléctrica.
El electromagnetismo, por ende se comprende que estudia conjuntamente los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los campos magnéticos y a sus efectos sobre diversas sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.
Desarrollo histórico de la teoría electromagnética
Históricamente, el magnetismo y la
electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran
estudiados por ciencias diferentes.
Sin embargo, los descubrimientos de Oersted y luego de Ampère , al observar que la aguja de una brújula tomaba una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Así mismo los estudios de Faraday en el mismo campo, sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno.
Sin embargo, los descubrimientos de Oersted y luego de Ampère , al observar que la aguja de una brújula tomaba una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Así mismo los estudios de Faraday en el mismo campo, sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno.
La idea anterior fue propuesta y materializada por el físico escocés James Clerk Maxwell ( 1831 - 1879 ),
quien luego de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos concluyó
que son producto de una misma interacción, denominada interacción
electromagnética, lo que le llevó a formular, alrededor del año 1850 ,
las ecuaciones antes citadas, que llevan su nombre, en las que se
describe el comportamiento del campo electromagnético. Estas ecuaciones
dicen esencialmente que:
• Existen portadores de cargas eléctricas, y las líneas del campo eléctrico parten desde las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.
• No existen portadores de carga
magnética; por lo tanto, el número de líneas del campo magnético que
salen desde un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que
entran a dicho volumen.
• Un imán en movimiento, o, dicho de otra forma, un campo magnético variable, genera una corriente eléctrica llamada corriente inducida.
• Cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.
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