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Cátedra de Ciencias Naturales Física

Qué es el electromagnetismo

¿Qué es el electromagnetismo? ¿Cómo funciona? ¿Cuáles son las implicancias en nuestra vida cotidiana? ¿Qué son los campos electromagnéticos? ¿Cuál es la relación con la aurora boreal? ¿Cuáles son los aportes de James Clerk Maxwell?

El electromagnetismo o fuerza electromagnética, es una de las principales fuerzas de la naturaleza. Nos permite ver los amaneceres y todo lo que está alrededor. 

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia las interacciones entre los campos eléctricos y magnéticos. La electricidad y el magnetismo son fenómenos físicos estrechamente ligados por el movimiento y atracción de las cargas en la materia.

¿Cómo funciona el electromagnetismo?

Toda la materia tiene una carga eléctrica que puede ser negativa, positiva o neutra. Las cargas opuestas se atraen, mientras que las iguales se repelen. Estas fuerzas eléctricas atrapan y unen los átomos. Y, cuando los átomos ganan una carga positiva o negativa, mediante la transferencia de electrones, se forma un campo eléctrico mensurable. 

Si esas partículas cargadas eléctricamente comienzan a moverse, el campo se convierte en una corriente eléctrica fluida. Formando un campo magnético a su alrededor. 

Bajo las circunstancias correctas, los campos eléctricos y magnéticos que actúan recíprocamente. Pueden producir y sostenerse uno a otros continuamente. Esto genera un campo electromagnético que transmite ondas de energía electromagnética o radiación al espacio.

La intensidad de esta radiación es determinada por su frecuencia. Estas frecuencias construyen a lo que se conoce como espectro electromagnético.

El electromagnetismo en la vida cotidiana

El electromagnetismo está en nuestra vida diaria. Las ondas electromagnéticas visibles son la luz emitida por las estrellas o las luciérnagas y pantallas de computadora. 

Pero por otro lado, están las ondas electromagnéticas invisibles. En ellas encontramos las ondas largas de baja frecuencia y las ondas cortas de baja frecuencia.

Television
Televisión: un ejemplo de electromagnetismo en la vida cotidiana (Imagen: Glenn Carstens Peters)

Ondas largas de baja frecuencia. Son las que emiten las señales de radio y televisión, las microondas que llevan las señales de los teléfonos y los aparatos para cocinar, y las ondas infrarrojas emitidas por los fuegos. 

Ondas cortas de alta frecuencia. Son las radiaciones de ultravioleta, X y gamma. A diferencia de las ondas de alta frecuencia, estas ondas pueden atravesar el cuerpo humano, lo que las hace útiles para la medicina. 

Campos magnéticos

Miles de kilómetros por debajo de la superficie terrestre, hay una capa de metales líquidos que se revuelve y circula. Esto genera corrientes eléctricas que luego se producen campos magnéticos que juntos cercan al planeta entero. 

Este proceso denominado geodinamo, hace que los polos de la Tierra, obtengan cargas negativas y positivas. Convirtiendo al planeta en un electromagneto gigante. Donde el polo norte magnético se encuentra en el polo sur geográfico y el polo sur magnético corresponde al polo norte geográfico.

Este fenómeno también crea una capa protectora alrededor del planeta que nos protege, de la radiación más peligrosa del espacio. Estas son desviadas a las regiones polares, activando átomos y moléculas de la atmósfera. Las luces características de las auroras (boreales en el hemisferio norte y australes en el hemisferio sur) son el producto de la emanación de energía cuando los electrones excitados regresan a su estado basal.

Astronomia Planeta Tierra
(Imagen: Biblioteca Publica Nueva York)

Maxwell y la teoría del electromagnetismo 

James Clerk Maxwell dedujo entre 1864 y 1873 las ecuaciones matemáticas que explican la naturaleza de los campos magnéticos y eléctricos. Con la que cierra unos 2000 años de observaciones y teorías sobre la electricidad y el magnetismo. 

Postula, 20 ecuaciones con las cuales se crean los cimientos de para una de las revoluciones de la historia de la humanidad. Unificando las áreas de la física aparentemente separadas de la electricidad, el magnetismo y la luz.

Específicamente, estas ecuaciones muestran:

  • Cómo una carga eléctrica produce un campo eléctrico,
  • Cómo las corrientes producen campos magnéticos, y
  • Cómo cambiando un campo magnético se produce un campo eléctrico.

Como así también, las ecuaciones de Maxwell sirvieron para poder mostrar que cambiando un campo eléctrico se crea una onda electromagnética auto-propagante con componentes eléctricos y magnéticos.

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