El electromagnetismo es una rama de la física que aborda desde una teoría unificadora los campos tanto de la electricidad como del magnetismo, para formular una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo conocido hasta ahora: el electromagnetismo. Las otras fuerzas fundamentales (o interacciones fundamentales) son la gravedad y las interacciones nucleares fuertes y débiles.
La del electromagnetismo es una teoría de campos, es decir, basada en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales, que dependen de la posición en el espacio y del tiempo. Se fundamenta en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales (formuladas por Michael Faraday y desarrolladas por primera vez por James Clerk Maxwell, por lo que fueron bautizadas como ecuaciones de Maxwell) que permiten el estudio conjunto de los campos eléctricos y magnéticos, así como la corriente eléctrica, la polarización eléctrica y la polarización magnética.
Por otro lado, el electromagnetismo es una teoría macroscópica. Esto significa que estudia los fenómenos electromagnéticos de gran tamaño, aplicables a números elevados de partículas y distancias considerables, ya que a los niveles atómicos y moleculares cede su terreno a otra disciplina, conocida como la mecánica cuántica.
Aun así, luego de la revolución cuántica del siglo XX, se emprendió la búsqueda de una teoría cuántica de la interacción electromagnética, dando origen así a la electrodinámica cuántica.
- Ver además: Materiales magnéticos
Áreas de aplicación del electromagnetismo
Este campo de la física ha sido clave en el desarrollo de numerosas disciplinas y tecnologías, en particular de las ingenierías y la electrónica, así como del almacenamiento de la electricidad e incluso su utilización en áreas de la salud, de la aeronáutica o de la construcción urbana.
La llamada Segunda Revolución Industrial o Revolución Tecnológica no habría sido posible sin la conquista de la electricidad y del electromagnetismo.
Ejemplos de aplicaciones del electromagnetismo
- Timbres. El mecanismo de esos aparatitos tan cotidianos, implica la circulación de una carga eléctrica por un electroimán, cuyo campo magnético atrae un martillo metálico diminuto hacia una campanilla, interrumpiendo el circuito y permitiendo que vuelva a iniciar, por lo que el martillo la golpea repetidamente y produce el sonido que llama nuestra atención.
- Trenes de suspensión magnética. En lugar de rodar sobre rieles como los trenes convencionales, este modelo ultratecnológico de tren se sostiene en levitación magnética gracias a poderosos electroimanes instalados en su parte inferior. Así, la repulsión eléctrica entre los imanes y el metal de la plataforma sobre la que el tren circula mantiene el peso del vehículo en el aire.
- Transformadores eléctricos. Un transformador, esos aparatos cilíndricos que en algunos países vemos en los postes del tendido eléctrico, sirven para controlar (aumentar o disminuir) el voltaje de una corriente alterna. Esto lo logran a través de bobinas dispuestas en torno a un núcleo de hierro, cuyos campos electromagnéticos permiten modular la intensidad de la corriente saliente.
- Motores eléctricos. Los motores eléctricos son máquinas eléctricas que al rotar alrededor de un eje, transforman energía eléctrica en energía mecánica. Esta energía es la que genera el desplazamiento del móvil. Su funcionamiento se basa en las fuerzas electromagnéticas de atracción y repulsión entre un imán y una bobina por donde circula una corriente eléctrica.
- Dínamos. Estos artefactos sirven para aprovechar la rotación de las ruedas de un vehículo, como un automóvil, para hacer rotar un imán y producir un campo magnético que alimenta corriente alterna a las bobinas.
- Teléfono. La magia detrás de este aparato tan cotidiano no es otra que la capacidad de convertir ondas sonoras (como la voz) en modulaciones de un campo electromagnético que puede transmitirse, inicialmente por un cable, hasta un receptor en el otro extremo que es capaz de verter el proceso y recuperar las ondas sonoras contenidas electromagnéticamente.
- Hornos microondas. Estos electrodomésticos operan a partir de la generación y concentración de ondas electromagnéticas sobre la comida. Dichas ondas son semejantes a las empeladas para la comunicación por radio, pero de una alta frecuencia que hace girar los diplodos (partículas magnéticas) de la comida a altísimas velocidades, pues estos intentan alinearse con el campo magnético resultante. Dicho movimiento es lo que genera el calor.
- Imágenes por resonancia magnética (IRM). Esta aplicación médica del electromagnetismo ha sido un avance en materia de salud sin precedentes, ya que permite examinar de manera no invasiva el interior del cuerpo de los seres vivos, a partir de la manipulación electromagnética de los átomos de hidrógeno contenidos en él, para generar un campo interpretable por computadoras especializadas.
- Micrófonos. Estos aparatos tan comunes hoy en día operan gracias a un diafragma atraído por un electroimán, cuya sensibilidad a las ondas sonoras permite traducirlas a una señal eléctrica. Ésta, después, puede ser transmitida y descifrada a distancia, o incluso ser almacenada y reproducida más tarde.
- Espectrómetros de masas. Se trata de un aparato que permite analizar con mucha precisión la composición de ciertos compuestos químicos, a partir de la separación magnética de los átomos que los componen, mediante su ionización y lectura por parte de un computador especializado.
- Osciloscopios. Instrumentos electrónicos cuyo cometido es representar gráficamente las señales eléctricas variables en el tiempo, provenientes de una fuente determinada. Para ello emplean un eje de coordenadas en pantalla cuyas líneas son producto de la medición de las tensiones provenientes de la señal eléctrica determinada. Se emplean en medicina para medir las funciones del corazón, del cerebro u otros órganos.
- Tarjetas magnéticas. Esta tecnología permite la existencia de tarjetas de crédito o de débito, las cuales poseen una cinta magnética polarizada de modo determinado, para encriptar una información a partir de la orientación de sus partículas ferromagnéticas. Al introducir información en ellas, los aparatos designados polarizan de un modo específico dichas partículas, de manera que dicho orden luego pueda ser “leído” para recuperar la información.
- Almacenamiento digital en cintas magnéticas. Clave en el mundo de la informática y las computadoras, permite guardar grandes cantidades de información en discos magnéticos cuyas partículas están polarizadas de un modo específico y descifrable por un sistema computarizado. Estos discos pueden ser removibles, como los pendrives o los ya extintos disquetes, o pueden ser permanentes y de mayor complejidad, como los discos duros.
- Tambores magnéticos. Este modelo de almacenaje de datos, popular en las décadas del 50 y 60, fue una de las primeras formas de almacenamiento magnético de datos. Se trata de un cilindro de metal hueco que gira a grandes velocidades, rodeado de un material magnético (óxido de hierro) en el cual se imprime la información mediante un sistema de polarización codificada. A diferencia de los discos, no poseía un cabezal lector y eso le permitía cierta agilidad en la recuperación de la información.
- Luces para bicicleta. Las luces incorporadas en el frente de las bicicletas, que se encienden al desplazarse, operan gracias al giro de la rueda a la que se acopla un imán, cuyo giro produce un campo magnético y por lo tanto una fuente modesta de electricidad alterna. Dicha carga eléctrica es luego conducida al bombillo y traducida en luz.
Sigue con:
¿Te fue útil esta información?
Sí No¡Genial! gracias por visitarnos :)