EL MONOPOLO MAGNETICO

“LAS CUATRO ECUACIONES DE MAXWELL Y EL MONOPOLO MAGNETICO”

Julio Cesar Villagrán Orihuela – Didier Ojeda Guillen

Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Ticoman

Resumen: Sin duda alguna el monopolo magnético es uno de los temas que hasta la fecha sigue causando gran furor entre los físicos del mundo pues desde que Paúl Dirac en 1931 propusiera la existencia de estas partículas, con el fin explicar de manera total como fenómenos eléctricos y magnéticos, son prácticamente producto de la misma cosa . Desde entonces grandes mentes han trabajado en experimentos y cálculos matemáticos complejos para poder encontrar el magnifico y tan misterioso monopolo magnético. Cuando esto suceda la física tal cual como la vemos cambiara y las 4 ecuaciones del electromagnetismo propuestas por Maxwell finalmente estarán completas. En este texto partiremos desde los primero descubrimientos de los fenómenos eléctricos y magnéticos para poder entender de donde surgieron dichas ecuaciones y entender así lo que es monopolo magnético.

Palabras clave: Monopolo magnético, electricidad, magnetismo, ecuaciones de Maxwell

Paúl Dirac

Abstract: Without doubt the magnetic monopole is a topic which to date continues to cause great anger among physicists in the world for since Paul Dirac in 1931 proposed the existence of these particles to explain in a total electric and magnetic phenomena, product is virtually the same thing. Since then great minds have worked on complex mathematical calculations and experiments to find the magnificent and mysterious magnetic monopole. When this happens physics as we see it as it changed and the 4 equations of electromagnetism proposed by Maxwell finally be complete. This text will depart from the first discoveries of the electric and magnetic phenomena to understand from whence came these equations and to understand what is magnetic monopole.

Keywords :_Magnetic monopole, electricity, magnetism, Maxwell's equations

Paul Dirac.

I. INTRODUCCION

El estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos siempre ha sido importante en la historia de la humanidad desde la época de los griegos en el siglo V A.c. se sabia que al frotar determinados objetos tenían la capacidad de atraer cuerpos livianos , a esta propiedad le llamaron electricidad. Tiempo después Benjamin Franklin introduciría el término positivo y negativo para explicar la existencia de 2 tipos de cargas, el mismo consideraría ala electricidad como una especie de flujo paracecido al agua al que le llamo flujo eléctrico.(1)

Mas tarde en 1785 el físico francés Charles Agustín Coulomb, comprobó experimentalmente usando una balanza de torsión que las cargas eléctricas presentaban dos efectos extraños. El primero de ellos le llamo atracción que ocurría cuando cargas de diferente signo se atraían y el segundo le llamo repulsión que ocurre cuando cargas del mismo signo se repelen. Coulomb también se percato que la distancia entre las cargas influía para que este efecto sucediera pues entre mas alejadas estén una con la otra se atraerían o repelerían con una fuerza distinta, entonces esta es una ley de inverso cuadrado y se le llamo Ley de Coulomb en honor a el, cabe destacar que su ley era muy parecida ala de Newton la diferencia esta en el hecho de que en esta solo se observa atracción.

Después se preguntaron los físicos como es que eran posibles estas interacciones, era espontáneo, o que pasaba ahí. Entonces después de diversos estudios se determino que lo que provocaba este fenómeno, era una región que se formaba alrededor de la partícula eléctrica una especie de campo un campo eléctrico (1). Este campo eléctrico es complejo posee características, una de ellas fue propuestas por uno de los mas grandes científicos que ha tenido el mundo llamado Michael Faraday. En principio el fue el que introdujo el termino de campo eléctrico en el siglo XX y predijo que este a su vez se componía de una líneas de fuerza que mas tarde les llamarían líneas de campo eléctrico , que tienen 2 particularidades :

1) Las líneas de campo eléctrico siempre nos indican la dirección del mismo

2) El campo eléctrico siempre va ser mas intenso en las regiones donde las líneas se encuentren mas concentradas.

Entonces nosotros podemos calcular el valor del campo eléctrico utilizando una carga d e prueba q que colocamos a una determinada distancia r de nuestro campo partiendo de la ley de Coulomb nosotros obtenemos la siguiente expresión matemática:

(1)

Donde K es la constante de permitividad eléctrica, q es nuestra carga de prueba la cual se le asigna por lo general el valor de la carga elemental propuesta por Robert Milikan (1) y r que es la distancia a la cual se encuentra nuestra carga de prueba con respecto al campo eléctrico y como podemos observar esta es también una formula de inverso cuadrado.

Basándonos en esta ecuación nosotros podemos calcular el valor de campo eléctrico para casos más particulares como por ejemplo en el caso de distribuciones de carga continua como lo es una varilla cargada, un disco con carga, un anillo con carga etc. Sin duda alguna para poder determinar tales casos se requiere una amplia gama de cálculos matemáticos en extremo laboriosos. El ejemplo mostrado a continuación como se calcula E Para una línea infinita de carga.

(1)

y

:

(2)

Siendo sustituyendo en (2) se obtiene

También se encontró que el campo eléctrico cuenta con otra cualidad denominada potencial eléctrico el cual le permite al campo atraer una partícula eléctrica desde un punto en el espacio a otro y esta definido por la siguiente ecuación:

El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. La W en la ecuación nos indica que, cuando el campo eléctrico atrae a nuestra partícula de prueba q realiza un trabajo y a su vez este trabajo produce una energía. Entonces nosotros podemos asociarle a nuestra partícula también una energía potencial eléctrica que se expresa matemáticamente de la siguiente forma.

Cabe destacar que tanto potencial eléctrico como la energía potencial eléctrica son escalares y eso facilita de cierto modo trabajar con ambas. De la misma manera nosotros podemos calcular el potencial eléctrico para distribuciones

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