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 l Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwl. 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 agnética), 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 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 es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales 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
Campo electromagnetico
Un Campo electromagnético es un campo físico, de tipo tensorial, ue afecta a partículas con carga eléctrica.
Fijado un sistema de referencia podemos descomponer convencionalmente el campo electromagnético en una parte eléctrica y en una parte magnética. Sin embargo, un observador en movimiento relativo respecto a ese sistema de referencia medirá efectos eléctricos y magnéticos diferentes, lo cual ilustra la relatividad de lo que llamamos parte eléctrica y parte magnética del campo electromagnético. Como consecuencia de lo anterior tenemos que ni el "vector" campo eléctrico ni el "vector" de inducción magnética se comportan enuinamente como magnitudes físicas de tipo vectoril, sino que juntos constituyen un tensor para el que sí existen leyes de transformación físicamente esperables.
Fijado un sistema de referencia podemos descomponer convencionalmente el campo electromagnético en una parte eléctrica y en una parte magnética. Sin embargo, un observador en movimiento relativo respecto a ese sistema de referencia medirá efectos eléctricos y magnéticos diferentes, lo cual ilustra la relatividad de lo que llamamos parte eléctrica y parte magnética del campo electromagnético. Como consecuencia de lo anterior tenemos que ni el "vector" campo eléctrico ni el "vector" de inducción magnética se comportan enuinamente como magnitudes físicas de tipo vectoril, sino que juntos constituyen un tensor para el que sí existen leyes de transformación físicamente esperables.
Posterior al siglo XIX, siguieron un sinnúmero de científicos que ampliaron y descubrieron nuevas leyes en este mundo fascinante, entre lo que podemos citar: el físico francés Paul Langevin (1905), el cual desarrolló una teoría sobre la variación con la temperatura de las propiedades magnéticas de las sustancias paramagnéticas, basada en la estructura atómica de la materia; el físico francés Pierre Ernst Weiss (también de esta década), que postuló la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro. Este concepto, combinado con la teoría de Langevin, sirvió para explicar las propiedades de los materiales fuertemente magnéticos como la piedra imán; el físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física en 1922), que trabajó sobre la estructura atómica, el cual hizo que se comprendiera la tabla periódica y mostró por qué el magnetismo aparece en los elementos de transición, como el hierro, en los lantánidos, o en compuestos que incluyen estos elementos. Los físicos estadounidenses Samuel Abraham Goudsmit y George Eugene Uhlenbeck demostraron (1925), que los electrones tienen espín y se comportan como pequeños imanes con un ‘momento magnético’ definido. El momento magnético de un objeto es una magnitud vectorial que expresa la intensidad y orientación del campo magnético del objeto. El físico alemán Werner Heisenberg, dio una explicación detallada del campo molecular de Weiss en 1927, basada en la recientemente desarrollada mecánica cuántica. Más tarde, otros científicos predijeron muchas estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnéticas.
a superconductividad fue descubierta en 1911, por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, que observó que el mercurio no presentaba resistenca eléctrica por debajo de 4,2 K (-269 °C). Ya en 1957, los físicos estadounidenses John Bardeen, Leon N. Cooper y John R. Schrieffer proponen una teoría -teoría BCS, por las iniciales de sus apellidos y por la que sus autores-, que les valió el Premio Nobel de Física (1972). Esta teoría describe la superconductividad como un fenómeno cuántico, en el que los electrones de conducción se desplazan en pares, que no muestran resistencia eléctrica. Esta teoría explicaba satisfactoriamente la superconducción a altas temperaturas en los metales, pero no en los materiales cerámicos; teoría que en 1962, el físico británico Brian Josephson estudió la naturaleza cuántica de la superconductividad y predijo la existencia de oscilaciones en la corriente eléctrica, que fluye a través de dos superconductores separados por una delgada capa aislante, en un campo eléctrico o magnético. Este fenómeno, conocido como efecto Josephson, fue posteriormente confirmado experimentalmente.
se puede apreciar en esta etapa, los estudios posteriores acerca del magnetismo se centraron cada vez más en la comprensión del origen atómico y molecular de las propiedades magnéticas de la materia, se establece una teoría profunda sobre los que se apoyan los nuevos estudios, los cuales se encaminan al microcosmos y el estudio de las partículas.
Ya hemos visto, en las diferentes etapas analizadas, las distintas aplicaciones del electromagnetismo en la actualidad. No se puede pensar en explorar el Universo e ir a otros planetas, si no contamos con todos los aportes que han traído aparejado el desarrollo del electromagnetismo, que es hablar del desarrollo propio de la electricidad; pero no sólo en estos campos de la ciencia tan sofisticados podemos encontrar aplicaciones de los usos del electromagnetismo, sino en la vida cotidiana, entre los que se puede enumerar:
El electroimán, los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía).
Los trenes de levitación magnética, que utilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los raíles y evitar el rozamiento (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía).
En la exploración del cuerpo humano, mediante resonancia magnética nuclear, una importante herramienta de diagnóstico empleada en medicina, se utilizan campos magnéticos de gran intensidad (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía); equipos de rayos X, entre otros.
Los imanes superconductores, que se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas, muy empleados en la física de las partículas y atómica.
Los motores eléctricos y los grandes generadores de corrientes, transformadores y diversos dispositivos electromagnéticos…
Cojinetes magnéticos para motores de ultra velocidades.
El desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias de computadora utilizando ‘dominios burbuja’. Estos dominios son pequeñas regiones de magnetización, paralelas o antiparalelas a la magnetización global del material. Según que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema binario empleado por los ordenadores. Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para almacenar datos.
Los cables superconductores, para trasmitir corriente eléctrica sin pérdida de energía...
Resultaría interminable el listado del uso científico, tecnológico y social que se le confiere al desarrollo de la electricidad y electrónica, que por razones obvias estamos limitados a enunciar.
Lo que resulta inobjetable es como en estas cuatro grandes etapas analizadas, se observó: cómo fue incrementándose el nivel y profundidad del pensamiento científico, que transitó desde la simple observación, en su génesis, hasta la formulación de teorías físicas y matemáticas más profundas, con sus correspondientes demostraciones empíricas en laboratorios; que en la medida que la propia ciencia y tecnología fue desarrollándose, ésta su vez trajo la posibilidad de hacer avanzar a la propia ciencia de la Física, y aquí se demuestra como, a través de este análisis histórico-lógico, se cumple la espiral de la teoría dialéctica del conocimiento.
¡Qué lejos estaban de imaginarse estos insignes científicos, orgullo del intelecto humano!, de la gran aplicabilidad de sus leyes y descubrimientos, que van desde la atracción de un simple pedazo de ámbar frotado, las computadoras, hasta los equipos de resonancia magnética utilizados para salvar vidas humanas, entre otras tantas aplicaciones.
En este Año Internacional de la Física, declarado por la UNESCO, permítanos recordar, con este modesto trabajo, el quehacer científico de todas estas genialidades orgullo de la humanidad.
