La onda electromagnética Maxwell

La onda electromagnética Maxwell

Objetivo

A mediados del siglo XIX los científicos conocían que los efectos eléctricos y magnéticos guardaban una estrecha relación, pero no sabían cómo ni por qué.

Oersted demostró que las corrientes eléctricas producían campos eléctricos y Faraday demostró el proceso inverso, es decir que los campos magnéticos producían corrientes eléctricas. Pero quien realmente unifico estos dos fenómenos el electico y el magnético en una sola fuerza fue Maxwell

Maxwell descubrió una importantísima propiedad de la luz, el acoplo de los campos eléctricos y magnéticos. Los cuales estudiaremos, para poder saber cómo la luz puede propagarse a grandísimas distancias, en el vacío, y todo gracias a este fenómeno  

 Ley física

Maxwell desarrolló la teoría del electromagnetismo en el siglo XIX, en ella describe el comportamiento de la electricidad y magnetismo mediante cuatro leyes, en las cuales se deja muy palpable la relación entre los dos fenómenos (Electricidad y Magnetismo) y su conexión. En estas cuatro leyes electricidad y magnetismo se ven entrelazadas de forma simétrica [pic 1][pic 2]

Pero en este experimento solo nos enfocaremos en dos de sus leyes, la ley de Faraday-Lenz y la ley de Ampére-Maxwell

Ley de Faraday y Lenz: La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno indica que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.

Para hacer un breve y entendible resumen diríamos, que es la ley donde se evidencia la presencia de un campo eléctrico ante la variación en el tiempo del campo magnético, el flujo del campo magnético  

 [pic 3]

En la imagen se ve un imán  Pasar por una espira conectada a su vez a un regulador de voltaje, cuando el imán pasa por la espira se da un campo eléctrico, pero lo que lo produce no es el la presencia del imán, es su variación atreves del tiempo es el flujo del campo magnético que genera el campo eléctrico

Ley de Ampére-Maxwell: En la ley de Ampére-maxwell pasa lo mismo que n la de Faraday y Lenz, pero en el sentido contrario. Lo que observamos en esta ley es que un campo eléctrico produce un campo magnético, de modo que el campo magnético será más intenso mientras más intensa sea la corriente eléctrica, el campo magnético será más intenso mientras más cerca este del cable y el campo magnético nunca se dirigirá hacia el cable, sino que era exactamente perpendicular a él en todos los puntos, como si ¨rodease¨ el cable.

Como podemos deducir estas dos leyes están interconectadas en una simetría  

[pic 4][pic 5]

Después de completar sus cuatros ecuaciones Maxwell se preguntó qué pasaría si se le quita la carga eléctrica, ya que estos campo pueden manifestarse sin necesidad de carga eléctrica gracias a la presencia del otro campo (estas serían las cusas secundarias de la aparición de los campos eléctricos y magnéticos)  .Así que tomo las ecuaciones y las alteró colocándolas en una teórica situación de vacío y sin corriente eléctrica. Las ecuaciones quedaron sin una carga eléctrica, pero lo interesante aquí es que en dos ecuaciones (en la de Faraday y Lenz y Ampére-Maxwell) quedan términos a las derechas, lo que quiere decir que es posible tener algunos de estos dos campos sin una corriente eléctrica fija[pic 6]

Esto se debe a un efecto del campo electromagnético. Imaginemos que en el vacío un electrón oscila en un cable este cable produce una corriente eléctrica acelerada, que a su vez esta corriente eléctrica produce un campo magnético porque tiene una variación en el tiempo (oscila), mientras el campo magnético se debilita genera una variación por lo tanto el campo eléctrico va creciendo, para luego producirse lo contrario, cuando el campo eléctrico va decreciendo genera una variación que genera un campo eléctrico. De esta forma acoplada permiten que la perturbación viaje hasta el infinito, en una especie de bucle, un  ejemplo más visual sería como el de las vagonetas de un vagón, muestran una palanca está arriba la otra abajo y la fuerza ejercida en esta hace que la otra se levante

[pic 7]

De esta forma él pudo observar cómo se propagaba como una onda, al saber esto el buscó una solución a sus ecuaciones, una solución en forma de onda de electromagnetismo, una onda que viaja a 300.000km/s la velocidad de la luz, así que podemos decir que la luz es una onda electromagnética

Link

https://eltamiz.com/2012/01/30/las-ecuaciones-de-maxwell-la-ecuacion-de-onda-electromagnetica/

https://eltamiz.com/2011/10/26/las-ecuaciones-de-maxwell-ley-de-faraday/

https://eltamiz.com/2011/12/14/las-ecuaciones-de-maxwell-ley-de-ampere-maxwell/

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