Electromagnetismo

Diego Arturo Macías Álvarez. Física IV.
Andrés Rosas Martínez.
CEC y T Miguel Bernard. Electromagnetismo.

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 encuatro 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.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes dela 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 distanciasgrandes 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.
Basado en el principio de conservación de la energía, Faraday pensaba que si una corriente eléctrica eracapaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica. En 1831, llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción. Encontró, entre otras cosas, que moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor se generaba una corriente eléctrica y que además esta corriente también apareceal mover el alambre sobre el mismo imán quieto. Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. El mismo Faraday utilizó este principio básico para construir ladínamo (generador eléctrico), logrando por primera vez convertir energía mecánica en eléctrica, y sentando las bases para uno de los más grandes desarrollos tecnológicos y económicos de la historia, con la invención del motor eléctrico y los generadores.

El italiano Galileo Galilei (1564-1642) ya sabía que un rayo de luz se propaga en línea recta y que, si su velocidad es finita debería tener unvalor muy grande. En 1675 el danés Olaf Roemer, al observar eclipses de las lunas del planeta Júpiter hizo la primera medición de la velocidad de la luz y obtuvo el extraordinario número de alrededor de 300 000 km/s. En esa época también se conocían otros fenómenos que experimentaba la luz: la reflexión y la refracción.
La reflexión ocurre cuando un rayo de luz llega a una superficie que estápulida y se regresa. Si i es el ángulo con que incide el rayo sobre la superficie, como se muestra en la figura 18, entonces resulta que el rayo reflejado forma un ángulo r de reflexión igual al incidente i. Este resultado se llama la ley de la reflexión. Un ejemplo bien conocido ocurre con un espejo.
Un rayo de luz experimenta refracción al pasar de un medio a otro. Por ejemplo, cuando un rayo de luzestá en el aire y llega a una superficie de agua, una parte de la luz se transmite en el agua.
Sin embargo, el rayo dentro del agua cambia la dirección de su propagación. Este fenómeno constituye la refracción. En ella, los ángulos de incidencia i y de refracción j No son iguales. La relación entre estos ángulos depende de las características de las dos sustancias en que se propagan los...