La electricidad

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Electromagnetismo 2004

5-1

5 - Electrodinámica
Este capítulo desarrolla temas de vital importancia en la modelación de los fenómenos electromagnéticos. Debido a la necesidad de introducir nuevas ideas se incluyen reseñas históricas del periodo que llevó a la síntesis de Maxwell de 1864, que reflejan cómo esas nuevas ideas se fueron introduciendo en la interpretación de las observacionesexperimentales.

Inducción electromagnética - Ley de Faraday
En 1831, luego de una larga serie de experimentos, Michael Faraday encontró una relación nueva entre efectos eléctricos y magnéticos. Se sabía, luego de los trabajos de Oersted y Ampère, entre otros, que una corriente eléctrica (un campo eléctrico) crea efectos magnéticos. Faraday estaba convencido de la simetría en las leyes de lanaturaleza, y de la observación de la inducción electrostática y la "inducción" de efectos magnéticos por corrientes eléctricas creía que un campo magnético debía crear efectos eléctricos. Sin embargo, la relación era más sutil: son las variaciones en el tiempo del campo magnético las que crean un campo eléctrico. Citamos las propias palabras de Faraday1, en su presentación ante la Royal Institution,de Londres. En la introducción a la primera serie de experimentos, relacionados con la inducción electromagnética, Faraday presenta los objetivos y antecedentes de estas investigaciones:
“1. El poder que posee la tensión eléctrica de producir un estado eléctrico opuesto en sus proximidades se ha expresado por el término general de Inducción, el cual tal como ha sido recibido en el lenguajecientífico puede ser también utilizado adecuadamente, con el mismo sentido general, para expresar el poder que pueden poseer las corrientes eléctricas de inducir algún estado peculiar sobre la materia en su inmediata proximidad, que de otra manera permanecería indiferente. Es con este significado que propongo usarlo en este trabajo.” “2. Ciertos efectos de inducción de las corrientes eléctricas han sidoya reconocidos y descriptos, como los de magnetización; los experimentos de Ampère de la atracción de un disco de cobre por una espiral plana; su repetición con electroimanes de los extraordinarios experimentos de Arago y tal vez algunos otros. Sin embargo, parece improbable que éstos puedan ser todos los efectos que produce la inducción por corrientes; especialmente dado que, si se prescinde delhierro, casi todos ellos desaparecen, mientras que todavía una infinidad de cuerpos que muestran fenómenos definidos de inducción con electricidad de tensión, resultan además influidos por la inducción de la electricidad en movimiento.” “3. Más aún, ya sea se adopte la hermosa teoría de Ampère o alguna otra, o cualquiera sea la reserva mental que se haga, sigue resultando extraordinario que, comotoda corriente eléctrica está acompañada por una correspondiente intensidad de acción magnética en ángulo recto con la corriente, buenos conductores de electricidad colocados dentro de la esfera de esta acción, no tengan alguna corriente inducida a través de ellos ni se produzca algún efecto sensible equivalente, en fuerza, a tal corriente.” “4. Estas consideraciones, con su consecuencia, laesperanza de obtener electricidad a partir del magnetismo ordinario, me estimularon en varias oportunidades a investigar experimentalmente el efecto de inducción de las corrientes eléctricas. Ultimamente llegué a resultados positivos y no sólo he satisfecho mis esperanzas, sino que obtuve una clave que a mi parecer ofrece una explicación completa de los fenómenos magnéticos de Arago y también eldescubrimiento de un nuevo estado que probablemente puede tener gran influencia en algunos de los más importantes efectos de las corrientes eléctricas.” “5. Me propongo describir estos resultados, no como fueron obtenidos, sino en forma tal de dar la más concisa visión del conjunto.”

A continuación Faraday describe el montaje experimental que usará:
1

“Investigaciones experimentales de...
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