CIENCIAS CON ÉNFASIS EN LA FISICA: TEMA 2: LOS FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS Y SU IMPORTANCIA

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 protege 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)

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.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

El fenómeno de inducción electromagnética es la tensión eléctrica(voltaje) producida en un cuadro (que eventualmente puede conducir corriente) debida a la variación de un campo magnético externo en el cual se halla.

De acuerdo a la ley de inducción de Faraday,la tensión [V] inducida por la variación diferencial del flujo magnético [Ø] dentro del cuadro .

V = - [dØ/dt] ...............(1)

El signo de la corriente es contrario porque la tensión inducida debe provocar una corriente cuyo campo magnético debe ser contrario al campo inductor exterior ,de acuerdo al principio de conservación de la energía (regla de Lenz) .

El valor del flujo magnético [Ø] se halla de acuerdo a la expresión .

Ø = B.S

Siendo [B]la inducción magnética y [S] la superficie del cuadro ,si se tiene un conjunto de cuadros (o espiras) ,la diferencia de potencial (1) se multiplica por el numero de estas .

La inducción electromagnética es el principio fundamental sobre el cual operan transformadores, generadores, motores eléctricos, la vitrocerámica de inducción y la mayoría de las demás máquinas eléctricas.

EL ELECTROIMÁN Y APLICACIONES DEL ELECTROMAGNETISMO.

Como ya se menciono, Oersted descubrió que al hacer pasar corriente eléctrica por un alambre conductor, se movía una brújula que se encontraba cerca y se alineaba en dirección perpendicular al alambre. esto solo se presenta si existe un campo magnético; el cual se produce cuando circula corriente por el conductor.Con los electro-imanes se generan campos magnéticos mas intensos que con los imanes de barra. Los electro-imanes y los solenoides, que están constituidos solo por alambre enrollado, tienen muchas aplicaciones, se utilizan en timbres, sistema de arranque para automóviles, electro-imanes gigantes que levantan toneladas de metal, grabación de cintas magnéticas, etc. Un electroiman puede ejercer una fuerza de gran magnitud.

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 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.

Aquí algunos experimentos relacionados:

¿EXISTE RELACIÓN ENTRE CORRIENTE ELÉCTRICA Y MAGNETISMO?

Electricidad y magnetismo se habían investigado como campos distintos de la física, hasta que en 1820 el danés Hans Christian Oersted, descubrió que existía relación entre ambos; observó que la aguja de una brújula no apuntaba hacia el Norte cuando la sostuvo cerca de una corriente eléctrica que fluía a través de un cable. Después de la experimentación adicional, llegó a la conclusión de que la corriente eléctrica en el cable producía un campo magnético. "El magnetismo y la electricidad implican la atracción y la repulsión entre partículas cargadas y las fuerzas ejercidas por estas cargas. La interacción entre el magnetismo y la electricidad se llama electromagnetismo. El movimiento de un imán puede generar electricidad. El flujo de electricidad puede generar un campo magnético".