miércoles, 13 de diciembre de 2017

Las ecuaciones de Maxwell
Por Sergio Jimarez
Un mito muy interesante de la física es el hecho de que Isaac Newton descubrió la gravedad cuando vio caer una manzana de un árbol, no podemos decir que haya sido cierto, los estudios de Newton tuvieron seguimiento durante varios años, además Galileo ya había hecho contribuciones sobre la caída libre de los cuerpos. Newton intentó interpretaciones, propuso y deshizo hipótesis y sobre todo, llevó a cabo experimentaciones que le llevaron a la deducción de una de las leyes más importantes: La gravitación universal. El mito de la manzana puede que sea la ilustración de la simpleza que existe en la forma que se presenta la mecánica ante nuestros ojos, ¿Por qué los objetos caen? ¿Qué es el movimiento? ¿Qué sostiene a las estrellas en el cielo? La ley de la gravitación universal no sólo es una ecuación matemática, es la relación que existe entre estas cuestiones, la fuerza que mantiene en movimiento a los planetas es la misma que nos mantiene con los pies en el suelo, esta fue la primera gran unificación de la física.

Los estudios de la electricidad y el magnetismo han sido descritos desde hace muchos siglos, desde que en la Grecia antigua se descubrió que al frotar un pedazo de ámbar este puede atraer pequeños objetos; con el paso de los años se fueron añadiendo nuevos pequeños descubrimientos que enriquecieron estos temas hasta que se convirtieron en dos de las ramas de la física.
Los estudios de Faraday sobre la influencia de la electricidad en los campos magnéticos y viceversa nos regalaron el motor eléctrico; André-Marie Ampére mediante su ley describió la forma en que se generan los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas y las leyes de Gauss y Coulomb es la interpretación electrostática sobre superficies cerradas. Todas estas leyes fueron construidas por personas diferentes explicando fenómenos distintos pero que formaban parte del mismo rompecabezas; estaba por ocurrir la segunda gran unificación de la física: Las ecuaciones de Maxwell.
James Clerk Maxwell fue un científico nacido en Escocia en 1831, sus estudios estuvieron basados en la óptica y en la termodinámica haciendo muchos aportes y siendo ya un físico reconocido logró establecer además, un trabajo que significó la base para la relatividad y la mecánica cuántica, naciendo así la física moderna.
Las ecuaciones de Maxwell es el conjunto de cuatro leyes que explican por completo los fenómenos electromagnéticos, su característica más importante es que reacondiciona las leyes establecidas por Ampére, Faraday, Coulomb y Gauss además de que estableció el concepto de “campo electromagnético” como la unión matemática del campo eléctrico y el magnético.
La ley de Gauss para el campo eléctrico menciona cómo es la cantidad de líneas de campo eléctrico que entran o salen en una superficie que encierra a una carga o elemento cargado, por ejemplo, si es una carga puntual, la superficie que la encierra sería una esfera, si se trata de un alambre cargado entonces sería un cilindro la superficie que lo cubre.

La ley de Gauss para el campo magnético indica que los campos magnéticos debe ser cerrados, es decir las líneas del campo viajan de un polo a otro, la consecuencia de esta ley es que no se pueden asilar sólo un polo magnético, es decir no existe un imán que sea negativo o positivo, siempre tienen los dos polos.

La ley de Faraday-Lenz establece que si se hace variar al campo magnético entonces se produce un campo eléctrico, la forma más sencilla de demostrar esta ley es colocar un imán en un alambre conductor y medir su corriente con un amperímetro, esta lectura sólo aparece cuando el imán se mueve.

La ley de Ampére generalizada habla de que al hacer variar un campo eléctrico este generará un campo magnético, para ejemplificar esta ley se puede hacer pasar una corriente por un alambre y acercar otro metal, se notará la atracción ejercida por el alambre como si fuera un imán.


Aunque la figura de Maxwell no es tan reconocida como la fama de Newton, no podemos dejar de lado que esta contribución es también una de los trabajos más trascendentes de la ciencia, la unificación de estos fenómenos dio paso también al descubrimiento de una de las fuerzas fundamentales.

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