física

El presente capítulo fue elaborado asumiendo que el lector maneja el análisis vectorial y tiene los conocimientos de electricidad y magnetismo que se adquieren en un curso inicial. En consecuencia, no trataremos las definiciones de los campos E, D, B y H ni discutiremos aquellos fenómenos básicos que pueden encontrarse en la abundante bibliografía existente. Como libros de referenciadestacamos los siguientes:

1. J. Jackson - "Electrodinámica Clásica".

2. A. Sommerfeld, vol. 3 - "Electrodynamics".

3. L. Landau et al; vol. 8 - "Electrodynamics of Continuous Media".

El objetivo central de este trabajo es elaborar una discusión conceptual profunda de los Postulados del Electromagnetismo, es decir las Ecuaciones de Maxwell, aspecto que no suele tratarse con la atenciónnecesaria.

Introducción
La Teoría Electromagnética del físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es una de las obras intelectuales más importante en la historia de las ciencias.

Su aparición se inicia en 1861 ("On Physical Lines of Force") y se completa en un tercer trabajo en 1865 ("A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field").

Es interesante remarcar que en esa época ya seconocían muchas leyes individuales sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo, pero no se tenía una teoría formal que usando el menor número posible de Postulados explicara los fenómenos de naturaleza electromagnética conocidos.

Maxwell supo seleccionar cuatro fenómenos básicos fundamentales como Principios, con los cuales armó un modelo físico matemático capaz de explicar la totalidadde las leyes en esa disciplina y predecir fenómenos desconocidos.

Esta teoría es considerada el nacimiento de la Física Moderna debido a que sus consecuencias incidieron drásticamente en todas las ramas de la Física, ya sea permitiendo fijar las condiciones de validez de los modelos existentes o generando bases conceptuales más profundas. Además de conformar un modelo completo para losfenómenos clásicos del electromagnetismo, explicó de manera consistente toda la óptica ondulatoria y, en parte, la naturaleza de la luz. Predijo la existencia de ondas electromagnéticas y demostró que el campo es un ente físico real e independiente de la materia.

El desarrollo del Electromagnetismo permitió comprender el mecanismo de interacción entre cuerpos, invalidando la denominada "acción adistancia" que implícitamente establecía la Ley de Coulomb. Nótese que si en la ley de Coulomb una de las dos cargas modificara su valor, la fuerza sobre la otra carga cambiaría simultáneamente, lo que implica una acción a velocidad infinita entre las cargas, mecanismo mágico que no soporta razonamiento alguno.

La interpretación de las interacciones entre cuerpos por medio de campos asociados que sepropagan a velocidad finita, hoy llamada interacción "campo-partícula", resultó consistente con el Principio de Causalidad y con la posterior Teoría de Relatividad Especial, por lo cual se lo asumió de validez general e independiente de la naturaleza particular del fenómeno.

Por último corresponde señalar que la Teoría de Relatividad Especial está implícita en las ecuaciones de Maxwell puesellas se cumplen con rigor en todos los sistemas inerciales, lo que permite deducir naturalmente las Transformaciones de Lorentz como relaciones únicas de transformación de coordenadas entre sistemas inerciales.

La formulación moderna del electromagnetismo fue elaborada en 1884 por el gran científico autodidacta Olivier Heaviside (1850-1925), para lo cual estructuró el análisis vectorial yreplanteó la formulación de Maxwell, llevándola a la forma que trata la bibliografía actual mediante ecuaciones diferenciales a derivadas parciales.

Fundamentos de las ecuaciones de Maxwell
Los cuatro fenómenos básicos tomados como Postulados del electromagnetismo son:

1 - Ley de Faraday sobre la fuerza electromotriz inducida.


Esta ley fue descubierta por Michael Faraday en 1831, quien se...