Electromagnetismo

O electromagnetismo é unha disciplina da física que estuda os campos e forzas eléctricos e magnéticos asociados á existencia de cargas e correntes eléctricas.

Toda a teoría do electromagnetismo pode construírse a partir das ecuacións de Maxwell, as leis que rexen o comportamento dos campos eléctricos e dos campos magnéticos. A formulación consiste en catro ecuacións diferenciais vectoriais que relacionan o campo eléctrico, o campo magnético e as súas respectivas fontes materiais (corrente eléctrica, polarización eléctrica e polarización magnética). A súa forma rigorosa é a que se ten no marco da teoría da relatividade e máis da física cuántica.

O electromagnetismo é unha teoría de campos; é dicir, as explicacións e predicións que prové baséanse en magnitudes físicas vectoriais ou tensoriais dependentes da posición no espazo e do tempo. O electromagnetismo describe os fenómenos físicos macroscópicos nos cales interveñen cargas eléctricas en repouso e en movemento, usando para isto campos eléctricos e magnéticos e os seus efectos sobre as substancias sólidas, líquidas e gasosas. Por ser unha teoría macroscópica, é dicir, aplicable só a un número moi grande de partículas e/ou a distancias grandes respecto das dimensións destas, o electromagnetismo non describe os fenómenos atómicos e moleculares, para os que é necesario usar a mecánica cuántica.

O electromagnetismo adoita ser dividido en diferentes campos de coñecemento, segundo as condicións ou restricións que se impoñan no seu desenvolvemento. Así, se se consideraren cargas fixas, estase a facer Electrostática, se en troques se consideran correntes estacionarias estase a facer Magnetostática; e cando se consideran situacións diferentes, con correntes eléctricas non estacionarias e daquela situacións nas que se producen radiacións -guiadas ou en propagación libre- ou resonancias en cavidades, entón estase a facer Electrodinámica. Se esta se fai no marco da versión clásica das ecuacións de Maxwell, trátase da Electrodinámica clásica, se porén se considera o marco da física cuántica, estaremos a falar de Electrodinámica cuántica.

A forza como consecuencia do campo electromagnético é unha das catro forzas fundamentais do universo actualmente coñecido.

Historia

Artigo principal: Historia do electromagnetismo.

Desde a antiga Grecia coñécense os fenómenos magnéticos e eléctricos, mais non é até inicios do século XVII cando se empezan a facer experimentos e a chegar a conclusións científicas destes fenómenos.[1] Durante estes dous séculos, XVII e XVIII, grandes homes da ciencia como William Gilbert, Otto von Guericke, Stephen Gray, Benjamin Franklin, Alessandro Volta, entre outros, estiveron investigando estes dous fenómenos de maneira separada e chegando a conclusións coherentes cos seus experimentos.

A principios do século XIX Hans Christian Ørsted encontrou evidencia empírica de que os fenómenos magnéticos e eléctricos estaban relacionados. Logo, os traballos de físicos como André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday nese século, son unificados por James Clerk Maxwell en 1861 nun conxunto de ecuacións que describen ambos fenómenos como un só, como un fenómeno electromagnético.[1]

As agora chamadas ecuacións de Maxwell demostraron que os campos eléctricos e os campos magnéticos eran manifestacións dun só campo electromagnético. Ademais describían a natureza ondulatoria da luz, mostrándoa como unha onda electromagnética.[2] Cunha soa teoría consistente que describía estes dous fenómenos antes separados, os físicos puideron realizar varios experimentos prodixiosos e inventos moi útiles como a bombilla eléctrica (Thomas Alva Edison) ou o xerador de corrente alterna (Nikola Tesla).[3] O éxito predicitivo da teoría de Maxwell e a procura dunha interpretación coherente das súas implicacións, foi o que levou a Albert Einstein a formular a súa teoría da relatividade que se apoiaba nalgúns resultados previos de Hendrik Antoon Lorentz e Henri Poincaré.

Na primeira metade do século XX, coa aparición da mecánica cuántica, o electromagnetismo tiña que mellorar a súa formulación co obxectivo de que fora coherente coa nova teoría. Isto logrouse na década de 1940 cando se completou unha teoría cuántica electromagnética, alicerzando así a electrodinámica cuántica.

Electrostática

Artigo principal: Electrostática.
Gold leaf electroscope Deschanel
Un electroscopio usado para medir a carga eléctrica dun obxecto.

Cando falamos de electrostática referímonos aos fenómenos que ocorren debido a unha propiedade intrínseca e discreta da materia, a carga, cando é estacionaria ou non depende do tempo. A unidade de carga elemental, é dicir, a máis pequena observable, é a carga que ten o electrón.[4] Dise que un corpo está cargado electricamente cando ten exceso ou falta de electróns nos átomos que o compoñen. Por definición, o defecto de electróns denomínase carga positiva e o exceso carga negativa.[5] A relación entre os dous tipos de carga é de atracción cando son diferentes e de repulsión cando son iguais.

A carga elemental é unha unidade moi pequena para cálculos prácticos, é por iso que no sistema internacional a unidade de carga eléctrica, o culombio, defínese como a cantidade de carga de 6,25 x 1018 electróns.[4] O movemento de electróns por un condutor denomínase corrente eléctrica e a cantidade de carga eléctrica que pasa por unidade de tempo defínese como intensidade de corrente. Pódense introducir máis conceptos como o de diferenza de potencial ou o de resistencia, que nos conduciría ineludiblemente á área de circuítos eléctricos.

O nome da unidade de carga débese a Coulomb, quen en 1785 chegou a unha relación matemática da forza eléctrica entre cargas puntuais, que agora se coñece como lei de Coulomb:

Entre dúas cargas puntuais e existe unha forza de atracción ou repulsión que varía de acordo ao cadrado da distancia entre elas e de dirección radial ; e é unha constante coñecida como permisividade eléctrica.

As cargas elementais ao non encontrarse soas débense tratar como unha distribución delas. É por iso que debe implementarse o concepto de campo, definido como unha rexión do espazo onde existe unha magnitude escalar ou vectorial dependente ou independente do tempo. Así o campo eléctrico está definido como a rexión do espazo onde actúan as forzas eléctricas. A súa intensidade defínese como o límite ao que tende a forza dunha distribución de carga sobre unha carga positiva que tende a cero, así:

ElectricField3Charges
Campo eléctrico de cargas puntuais.

E así finalmente chegamos á expresión matemática que define o campo eléctrico:

É importante coñecer o alcance deste concepto de campo eléctrico. Este bríndanos a oportunidade de coñecer cal é a súa intensidade e que ocorre cunha carga en calquera parte de dito campo sen importar o descoñecemento de que o provoca.

Unha forma de obter a cantidade de forza eléctrica que pasa por certo punto ou superficie do campo eléctrico é empregando o concepto de fluxo eléctrico. Este fluxo eléctrico defínese como a suma da cantidade de campo que atravesa unha área determinada, así:

O matemático e físico Carl Friedrich Gauss demostrou que a cantidade de fluxo eléctrico nun campo é igual ao cociente da carga contida pola superficie na que se calcula o fluxo, , e a permisividade eléctrica,. Esta relación coñécese como lei de Gauss:

(1)

Véxase tamén: Carga eléctrica, Lei de Coulomb, Campo eléctrico, Potencial eléctrico e Lei de Gauss.

Magnetostática

Artigo principal: Magnetostática.
Magnet0873
Liñas de forza dunha barra magnética.

Non foi senón até o ano de 1820, cando Hans Christian Ørsted descubriu que o fenómeno magnético estaba ligado ao eléctrico, cando se obtivo unha teoría científica para o magnetismo.[6] A presenza dunha corrente eléctrica, ou sexa, dun fluxo de carga debido a unha diferenza de potencial, xera unha forza magnética que non varía no tempo. Se temos unha carga a unha velocidade , esta xerará un campo magnético que é perpendicular á forza magnética inducida polo movemento nesta corrente, así:


Para determinar o valor dese campo magnético, Jean Baptiste Biot en 1820,[7] deduciu unha relación para correntes estacionarias, agora coñecida como lei de Biot-Savart:


Onde é un coeficiente de proporcionalidade coñecido como permeabilidade magnética, é a intensidade de corrente, o é o diferencial de lonxitude da corrente e é a dirección da corrente. De maneira máis estrita, é a indución magnética, dito noutras palabras, é o fluxo magnético por unidade de área. Experimentalmente chegouse á conclusión de que as liñas de forza de campos magnéticos eran pechadas, eliminando a posibilidade dun monopolo magnético. A relación matemática coñécese como lei de Gauss para o campo magnético:

(2)

Ademais na magnetostática existe unha lei comparable á de Gauss na electrostática, a lei de Ampère. Esta lei dinos que a circulación nun campo magnético é igual á densidade de corrente que existe nunha superficie pechada:


Cabe indicar que esta lei de Gauss é unha xeneralización da lei de Biot-Savart. Amais, as fórmulas expresadas aquí son para cargas no baleiro.

Véxase tamén: Lei de Ampère, Corrente eléctrica, Campo magnético, Lei de Biot-Savart e Momento magnético dipolar.

Electrodinámica clásica

Artigo principal: Electrodinámica.

Describíronse os campos eléctricos e magnéticos que non varían co tempo, mais os físicos a finais do século XIX descubriron que ambos campos estaban ligados e así un campo eléctrico en movemento, unha corrente eléctrica que varíe, xera un campo magnético que de por si implica a presenza dun campo eléctrico. Entón, o primeiro que debemos definir é a forza que tería unha partícula cargada que se mova nun campo magnético e así chegamos á unión das dúas forzas anteriores, o que hoxe coñecemos como a forza de Lorentz:

(3)

Entre 1890 e 1900, Liénard e Wiechert calcularon o campo electromagnético asociado a cargas en movemento arbitrario, resultado que se coñece como potenciais de Liénard-Wiechert.

Por outra banda, para xerar unha corrente eléctrica nun circuíto pechado debe existir unha diferenza de potencial entre dous puntos do circuíto, a esta diferenza de potencial coñécese como forza electromotriz ou fem. Esta forza electromotriz é proporcional á rapidez co que o fluxo magnético varía no tempo. Esta lei foi encontrada por Michael Faraday e é a interpretación da indución electromagnética. Así, un campo magnético que varía no tempo induce un campo eléctrico, unha forza electromotriz. Matematicamente represéntase como:

(4)

O físico James Clerk Maxwell en 1861 reuniu nun traballo as tres ecuacións anteriormente citadas (1), (2) e (4) e introduciu o concepto dunha corrente de desprazamento como unha densidade de corrente efectiva e chegou á última das ecuacións, a lei de Ampère xeneralizada (5), agora coñecidas como ecuacións de Maxwell:

(5)

As catro ecuacións, tanto na súa forma diferencial como na integral aquí descritas, foron as revisións feitas por Oliver Heaviside. Pero o verdadeiro poder destas ecuacións, máis a forza de Lorentz (3), céntrase en que xuntas son capaces de describir calquera fenómeno electromagnético, ademais das súas consecuencias físicas.[8]

Onde electromagnetique
Esquema dunha onda electromagnética.

A xenialidade do traballo de Maxwell é que os súas ecuacións describen un campo eléctrico que vai ligado inequivocamente a un campo magnético perpendicular a este e á dirección da súa propagación, este campo é agora chamado campo electromagnético.[9] Ademais, a solución destas ecuacións permitía a existencia dunha onda que se propagaba á velocidade da luz, co que ademais de unificar os fenómenos eléctricos e magnéticos, a teoría formulada por Maxwell predicía con absoluta certeza os fenómenos ópticos.

Así a teoría dicía que unha onda, en contra das ideas da época, non precisaba dun medio de propagación; a onda electromagnética podíase propagar no baleiro debido á xeración mutua dos campos magnéticos e eléctricos. Esta onda a pesar de ter unha velocidade constante, a velocidade da luz c, pode ter diferente lonxitude de onda e consecuentemente dita onda transporta enerxía. A radiación electromagnética recibe diferentes nomes ao variar a súa lonxitude de onda, como raios gamma, raios X, espectro visible etc.; pero no seu conxunto recibe o nome de espectro electromagnético.

Véxase tamén: Forza de Lorentz, Forza electromotriz, Lei de Ampère, Ecuacións de Maxwell, Campo electromagnético, Radiación electromagnética e Espectro electromagnético.

Formulación covariante

Artigo principal: Tensor de campo electromagnético.

Clasicamente, ao fixar un sistema de referencia, pódense descompoñer os campos eléctricos e magnéticos do campo electromagnético. Pero, ao ter un observador con movemento relativo respecto ao sistema de referencia, este medirá efectos eléctricos e magnéticos diferentes dun mesmo fenómeno electromagnético. O campo eléctrico e a indución magnética a pesar de ser elementos vectoriais non se comportan como magnitudes físicas vectoriais e, a unión de ambos constitúe outro ente físico chamado tensor, concretamente neste caso, tensor de campo electromagnético.[10]

Así, a expresión para o campo electromagnético é:

E as expresións covariantes para as ecuacións de Maxwell (7) e a forza de Lorentz (6) redúcense a:

(6)

(7)

Electrodinámica cuántica

Feynmann Diagram Coulomb
Diagrama de Feynman mostrando a forza electromagnética entre dous electróns por medio do intercambio dun fotón virtual.
Artigo principal: Electrodinámica cuántica.

Posteriormente á revolución cuántica de inicios do século XX, os físicos víronse forzados a buscar unha teoría cuántica da interacción electromagnética. O traballo de Einstein co efecto fotoeléctrico e a posterior formulación da mecánica cuántica suxerían que a interacción electromagnética producíase mediante o intercambio de partículas elementais chamadas fotóns. A nova formulación cuántica lograda na década dos anos 40 do século XX describía a interacción deste fotón portador de forza e as outras partículas portadoras de materia.

A electrodinámica cuántica é principalmente unha teoría cuántica de campos renormalizada. O seu desenvolvemento foi obra de Sinitiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard Feynman e Freeman Dyson entre os anos 1947 a 1949.[11] Na electrodinámica cuántica, a interacción entre partículas vén descrita por unha lagranxiana que posúe simetría local, concretamente simetría de gauge. Para a electrodinámica cuántica, o campo de gauge onde as partículas interactúan é o campo electromagnético e esas partículas son os fotóns.[11]

Matematicamente, o lagranxiano para a interacción entre fermións mediante intercambio de fotóns vén dado por:


Onde o significado dos termos son:

as matrices de Dirac.
e os campos ou espinores de Dirac que representan as partículas cargadas electricamente.
a derivada covariante asociada á simetría gauge.
o operador asociado ao potencial vector covariante do campo electromagnético.
o operador de campo asociado ao tensor de campo electromagnético.
Véxase tamén: Teoría cuántica de campos, Ecuación de Dirac e Modelo estándar.

Notas

  1. 1,0 1,1 Rafael López Valverde. "Historia del Electromagnetismo" (PDF). Consultado o 18 de novembro de 2012.
  2. Clerk Maxwell, James (1873). "A Treatise on Electricity and Magnetism" (en inglés). Consultado o 18 de novembro de 2012.
  3. Tesla, Nikola (1856–1943). "Obras de Nikola Tesla en Wikisource en inglés" (en inglés). Consultado o 18 de novembro de 2012.
  4. 4,0 4,1 J Villaruso Gato. "Cuestiones:La carga elemental". Consultado o 18 de novembro de 2012.
  5. Ministerio de Educación y Ciencia de España. "Introducción a la Electricidad". Consultado o 18 de novembro de 2012.
  6. "Introducción al electromagnetismo". Consultado o 18 de novembro de 2012.
  7. "Ley de Biot-Savart". Consultado o 18 de novembro de 2012.
  8. David Stern (2004). "Ondas electromagnéticas". Consultado o 18 de decembro de 2012.
  9. Carlos Fenandez. "La naturaleza de la luz". Consultado o 18 de decembro de 2012.
  10. Landau & Lifshitz. Ed. Reverté, ed. Teoría clásica de los campos. ISBN 84-291-4082-4.
  11. 11,0 11,1 José Antonio Montiel Tosso (Universidad de Córdoba). "Introducción a la Física cuántica. Electrodinámica cuántica". Arquivado dende o orixinal o 19 de decembro de 2008. Consultado o 18 de decembro de 2012.

Véxase tamén

Bibliografía

  • Marcelo Alonso, Edward J. Finn (1976). Fondo Educativo Interamericano, ed. Física. ISBN 84-03-20234-2.
  • Richard Feynman (1974). Addison Wesley Longman, ed. Feynman lectures on Physics Volume 2. ISBN 0-201-02115-3.

Outros artigos

Ligazóns externas

Abdus Salam

Abdus Salam, nado o 29 de xaneiro de 1926 en Santokdas, Sahiwal en Punxab e finado o 21 de novembro de 1996 en Oxford, Inglaterra, foi físico teórico de Paquistán que recibiu o Premio Nobel de Física en 1979 polo seu traballo no Modelo electrodébil, unha síntese matemática e conceptual do electromagnetismo e a interacción nuclear débil, até agora o último paso que se deu para chegar á unificación de todas as forzas da natureza.

Campo electromagnético

O campo electromagnético é a base do electromagnetismo. Está formado por dous campos vectorais interrelacionados, o campo eléctrico e o campo magnético, caracterizados polos vectores E e B, respectivamente. Se o campo magnético é nulo e o campo eléctrico é constante fálase de campo electrostático.

Campo magnético

Un campo magnético é o campo producido por cargas en movemento, que resulta no exercicio dunha forza sobre outras cargas en movemento non paralelo. Esta forza é proporcional ao campo magnético xerado, isto é, ao valor de indución magnética (B) que é unha magnitude vectorial empregada para caracterizar un campo magnético; proporcional á carga que sofre a acción do campo, á velocidade desta carga e ao seno do ángulo que forman a velocidade da carga e o vector indución magnética.

Os campos magnéticos son producidos por calquera carga eléctrica en movemento e o momento magnético intrínseco das partículas elementais asociadas cunha propiedade cuántica fundamental, o seu spin. Na relatividade especial, os campos eléctricos e magnéticos son dous aspectos interrelacionados dun obxecto, chamado tensor electromagnético. As forzas magnéticas dan información sobre a carga que leva un material a través do efecto Hall. A interacción dos campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como os transformadores estúdase na disciplina dos circuítos magnéticos.

Condutividade eléctrica

A condutividade eléctrica é a capacidade dun corpo de permitir o paso da corrente eléctrica a través de si. Tamén é definida como a propiedade natural característica de cada corpo que representa a facilidade coa que os electróns poden pasar por el. Varía coa temperatura. É unha das características máis importantes de Non confundir coa condutancia, que é (a inversa da resistencia). A condutividade é a inversa da resistividade, xa que logo , e a súa unidade é o S/m (siemens por metro).

Cor

A cor é a impresión producida por un ton de luz nos órganos visuais, ou máis exactamente, é unha percepción visual que se xera no cerebro dos humanos e outros animais ao interpretar as sinais nerviosos que lle envían os fotorreceptores na retina do ollo, que á súa vez interpretan e distinguen as distintas lonxitudes de onda que captan da parte visible do espectro electromagnético.

Todo corpo iluminado absorbe unha parte das ondas electromagnéticas e reflicte as restantes. As ondas reflectidas son captadas polo ollo e interpretadas no cerebro como distintas cores segundo as lonxitudes de ondas correspondentes.

A cor é un aspecto físico da natureza. A cor dun material determínase pola lonxitude de onda dos raios luminosos que refliten as súas moléculas constituíntes. Un obxecto terá unha cor determinada se reflicte (non absorbe) exactamente os raios correspondentes á frecuencia daquela cor.

Así, un obxecto é vermello se absorbe todos os raios de luz, agás o vermello.

A cor relaciónase cos diferentes lonxitudes de onda do espectro electromagnético. Son percibidas a través dos órganos de visión na faixa da "zona visíbel" como unha sensación que nos permite diferenciar os obxectos do espazo con maior precisión.

Considerando as cores como luz, a cor branca resulta da superposición de todas as cores, en canto o negro é a ausencia de luz. A luz branca pódese descompor en todas as cores (o espectro) por medio dun prisma. Na natureza, esta descomposición orixina un arco da vella.

Corrente alterna

A corrente alterna, ou CA (en inglés AC alternating current) é unha corrente eléctrica cuxa dirección varía, ao contrario da corrente continua que ten dirección constante. A forma de onda usual nun circuíto de potencia CA é senoidal por ser a forma de transmisión de enerxía máis eficiente. Porén, en certas aplicacións, utilízanse diferentes formas de ondas tales como ondas triangulares ou cadradas.

Corrente de Foucault

As correntes de Foucault ou correntes parasitas son correntes inducidas nun condutor cando o fluxo magnético através dunha mostra razoabelmente grande de material condutor varia. O nome foi dado en homenaxe a Jean Bernard Léon Foucault, que estudou ese efecto.

Se o material o permite, fechanse circuítos através dos cales circulan correntes inducidas seguindo a Lei de Faraday. Estas correntes poden producir resultados indesexábeis, como a disipación por efecto Joule, o que fai con que a temperatura do material aumente. Para evitar a disipación por efecto Joule, os materiais suxeitos a campos magnéticos variábeis son frecuentemente laminados ou construídos con placas moi finas illadas unhas das outras. Con isto faise que os circuítos formados estexan orientados co campo, a corente teña un percorrido moi pequeno e a disipación sexa mínima.

Corrente eléctrica

A corrente eléctrica ou intensidade eléctrica é o fluxo de carga eléctrica por unidade de tempo que percorre un material condutor de corriente.

Na Física, a corrente eléctrica é o fluxo líquido de calquera carga eléctrica. As cargas eléctricas poden ser negativas (electróns) ou positivas (buracos), aínda que a corrente convencional foi definida, por razóns históricas, como un fluxo de cargas positivas. Hoxe, con todo, coñecemos que en materiais como os metais a circulación é de cargas negativas e en dirección oposta; aínda así, a definición da corrente convencional segue sendo válida. Os raios son exemplos de corrente eléctrica, ben como o vento solar, porén o máis coñecido, probabelmente, é o fluxo de electróns a través dun condutor eléctrico, xeralmente metálico.

Ao falarmos de corrente eléctrica, desde un punto de vista xeométrico, podemos considerar tipicamente tres situacións:

que a corrente circule por unha liña (i.e. unha corrente unidimensional), caso no que se falará de intensidade de corrente eléctrica.

que a corrente circule sobre unha superficie (i.e. unha corrente bidimensional), caso no que se fala de densidade superficial de corrente.

que a corrente circule a través dun volume (corrente en tres dimensións), caso no que se fala de densidade volúmica ou volumétrica de corrente.

Electrodinámica clásica

A electrodinámica clásica ou electromagnetismo clásico é a teoría do electromagnetismo que se desenvolveu ao longo do século XIX, de xeito destacado por James Clerk Maxwell. Esta teoría dá unha boa descrición dos fenómenos electromagnéticos sempre que as lonxitudes e as forzas dos campos sexan o suficientemente grandes como para non ter que ter en consideración os efectos da mecánica cuántica (véxase electrodinámica cuántica).

Matematicamente fundamentase na aplicación da transformación de Lorentz na forza de Coulomb mediante unha carga eléctrica puntual para atopar a forza entre as cargas que se moven

Electrostática

A electrostática é a rama da Física que estuda os fenómenos eléctricos producidos por distribucións de cargas estáticas. A electrostática estuda as forzas eléctricas producidas polas cargas a través de conceptos tales como o campo electrostático e o potencial eléctrico e de leis físicas como a lei de Coulomb. Historicamente, a electrostática foi a rama do electromagnetismo que desenvolveuse primeiro. Con posterioridade, as leis de Maxwell permitiron amosar como as leis da electrostática e as leis que gobernan os fenómenos magnéticos poden ser estudados no mesmo marco teórico denominado electromagnetismo.

Enerxía

En física, a enerxía é todo aquilo que pode transformarse en calor, traballo mecánico (movemento) ou radiación electromagnética como a luz mediante procesos físicos. Isto pode ocorrer de xeito natural e espontáneo ou grazas a unha máquina (por exemplo motor, caldeira, refrixerador, altofalante, lámpada) ou tamén a un organismo vivo (por exemplo os músculos) etc. En rigor é un concepto fundamental, aceptado pola física sen definición.

Calquera cousa que estea a traballar -por exemplo, a mover outro obxecto, a quece-lo ou a facelo atravesarse por unha corrente eléctrica - está a gastar enerxía (na verdade ocorre unha "transferencia", pois ningunha enerxía é perdida, e si transformada ou transferida a outro corpo). Polo tanto, calquera cousa que estea pronta a traballar posúe enerxía. En canto o traballo se realiza, ocorre unha transferencia de enerxía, parecendo que o suxeito está a perder enerxía. Na verdade, a enerxía está a ser transferida para outro obxecto, sobre o cal o traballo se realiza.

Así pois, o concepto de enerxía é un dos conceptos esenciais da física. Nacido no século XIX, pódese atopar en todas as disciplinas da Física (mecánica, termodinámica, electromagnetismo, mecánica cuántica etc.), así como noutras disciplinas, particularmente na química.

Espectro electromagnético

Espectro electromagnético é o intervalo completo da radiación electromagnética, que contén desde as ondas de radio, pasando polas microondas, o infravermello, a luz visible, os raios ultravioleta, os raios X, a radiación gamma, ata os raios cósmicos.

Falar de espectro referíndose a un fenómeno ondulatorio como o é a radiación electromagnética (EM), significa falar en termos de frecuencia de oscilación, longura de onda ou enerxía de fotón. Así o espectro electromagnético é un mapa, unha clasificación da radiación EM segundo estes parámetros.

Por outra banda o espectro EM pódese clasificar do mesmo xeito con calquera destes tres parámetros, que gardan unha relación de proporcionalidade entre eles. Deste xeito tense que,

onde é a frecuencia medida en Herzios (HZ), é a longura de onda medida en múltiplos e submúltiplos do metro, E é a enerxía medida en Joule (J) -aínda que se adoita ofrecer tamén, por simplicidade, en electrón-voltios (eV)-, e finalmente h é a constante de Planck.

Hans Christian Ørsted

Hans Christina Ørsted, nado en Rudkøbing en 1777 e finado en Copenhague en 1851, foi un físico e químico dinamarqués. O seu descubrimento do campo magnético nas proximidades dunha corrente eléctrica en 1820 é a orixe do electromagnetismo. Construíu un pezómetro para estudar a compresibilidade dos líquidos e dos sólidos en 1822.

Foi un grande estudoso do electromagnetismo. En 1813 agoirou a existencia dos fenómenos electromagnéticos, o cal non ficou demostrado até 1819, xunto con Ampere, cando descubriu a desviación dunha agulla imantada ao ser colocada en dirección perpendicular a un condutor, polo que circula unha corrente eléctrica, demostrando así a existencia dun campo magnético arredor de todo condutor atravesado por unha corrente eléctrica, e iniciándose dese modo o estudo do electromagnetismo. Este achado foi crucial no desenvolvemento da electricidade, xa que puxo en evidencia a relación existente entre a electricidade e o magnetismo. Ørsted é a unidade de medida da relutancia magnética. Crese que tamén foi o primeiro en illar o aluminio, por electrólise, en 1825, e en 1844 publicou o seu Manual de Física Mecánica.

Hendrik Lorentz

Hendrik Antoon Lorentz, nado en Arnhem o 18 de xullo de 1853 e finado en Haarlem o 4 de febreiro de 1928, foi un físico neerlandés. En 1902 recibiu xunto con Pieter Zeeman o premio Nobel de Física polo seu traballo sobre as radiacións electromagnéticas.

A maior parte dos seus traballos envolveu o electromagnetismo. Deixou o seu nome ás transformacións de Lorentz, que forman a base da teoría da relatividade restrita de Einstein.

Hertz

O hertz (símbolo Hz), tamén chamado hercio, é a unidade derivada do SI para frecuencia, a cal é expresada en termos de oscilacións por segundo (s−1, 1/s).

A unidade é nomeada en homenaxe ao físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, que fixo algunhas importantes contribucións á ciencia no campo do electromagnetismo. O nome foi establecido pola Comisión Electrotécnica Internacional (IEC nas súas siglas inglesas) en 1930. Este foi adoptado pola Conferencia Xeral de Pesos e Medidas (CGPM, Conférence générale des poids et mesures) en 1960, substituíndo o nome anterior de ciclos por segundo (cps), así como os seus múltiplos relacionados, principalmente quilociclos por segundo (kc/s), megaciclos por segundo (Mc/s) e ocasionalmente quilomegaciclo por segundo (kMc/s) e xigaciclo por segundo (Gc/s).

Un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendendo ciclo como a repetición dun suceso. Por exemplo, o hercio aplícase na física para a medición da cantidade de veces por un segundo que se repite unha onda (xa sexa sonora ou electromagnética), magnitude denominada frecuencia e que é, neste sentido, a inversa do período. Un hercio é a frecuencia dunha partícula puntual nun período dun segundo.

Por exemplo, a luz vermella ten unha frecuencia de preto de 4.6×1014 Hz. A enerxía eléctrica, en corrente alterna, chega ao consumidor (fogar, industria) coa frecuencia de 50 Hz ou 60 Hz, dependendo do país ou rexión.

Indutancia

Nun indutor, denomínase indutancia (), á relación entre o fluxo magnético () e a intensidade de corrente eléctrica():

Microondas

Microondas (tamén designadas SHF- Super High Frequency) son ondas electromagnéticas con lonxitudes de onda maiores que os dos raios infravermellos, mais menores que a lonxitude de onda das ondas de radio variando, consoante os autores, de 30 cm (1 GHz de frecuencia) ata 1 cm (30 GHz de frecuencia).

Nota: enriba dos 300 GHz, a absorción da radiación electromagnética pola atmosfera da Terra é tan grande que a atmosfera é practicamente opaca para as frecuencias máis altas, ata que se torna novamente transparente na, así chamada, "fiestra" do infravermello ata a luz visíbel.

Radiación gamma

Radiación gamma ou raio gamma (γ) é un tipo de radiación electromagnética producida xeralmente por elementos radioactivos, procesos subatómicos como a aniquilación dun par positrón-electrón. Este tipo de radiación tan enerxética tamén se produce en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

A enerxía deste tipo de radiación é medida en Megaelectron-volts (MeV). Un Mev corresponde a fotóns gamma de lonxitudes de onda inferiores a metros ou frecuencias superiores a Hz.

Campos de estudo da física
Física
Mecánica
Relatividade
Forzas fundamentais da Física

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.