Electromagnetismo

La naturaleza de las ondas electromagnéticas consiste en la propiedad que tiene 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 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 conducto. .

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.

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 Ampere, 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.

·        Campos magnéticos producidos por medio de una corriente eléctrica:

Campo magnético producido en un conductor recto

Al inducir una corriente eléctrica Atraves de un conductor, las líneas de fuerza de campo magnético resultante forman circunferencias concéntricas alrededor del mismo. El sentido del vector de la intensidad del campo. Cutnell llama a lo mencionado “La Regla de Mano Derecha N° 2”, la cual permite relacionar el sentido de una corriente eléctrica rectilínea con el sentido de las líneas de fuerza del campo magnético generado por la misma.

La intensidad de  campo b depende de las características del medio que rodea a la corriente, siendo mayor cuando mayor es la intensidad de corriente I y cuanto  menor es la distancia del conductor. Para un alambre recto la magnitud de campo se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Donde µ es una constante que recibe el nombre de permeabilidad del espacio libre o magnético, cuyo valor es:

Campo magnético producido en una espiral:

Al observar el espectro magnético que se forma en una espiral debido a una corriente, se aprecia que las líneas de fuerza del campo se cierran en torno a cada porción de la espiral, de manera similar como ocurre en un imán recto con polos norte y sur.

La intensidad de campo B en el interior de un espiral depende de las propiedades del medio que rodea la espiral, de la intensidad de corriente I y del valor del radio R de la misma y se calcula  con la siguiente ecuación:

En este video sobre electromagnetismo podrán encontrar sobre su historia y funcionamiento.