Magnetismo – Las Ecuaciones de Maxwell
Magnetismo es una rama de la ciencia que estudia los materiales magnéticos, que poseen la capacidad de atraer o repeler otros materiales.
Cuando se habla en magnetismo, el primer nombre que nos viene a la mente es Tales de Mileto, pues fue el, el primero a estudiar la capacidad de una sustancia en atraer otra, sin que exista contacto entre ellas.
Con todo, en la antigüedad, los chinos ya poseían el conocimiento de algunos materiales que pueden atraer a otros. Ellos utilizaban estos materiales en brújulas para orientarse cuando estaban desplazándose en misiones militares, pues la brújula se orientaba en el sentido del eje terrestre, en norte-sur magnético que se localiza muy cercano al norte-sur geográfico de la Tierra.
El fenómeno del magnetismo no despertó mucho interés hasta el siglo XIII. Fue solamente luego de ese período que surgieron científicos interesados en saber y explicar el fenómeno del magnetismo.
Pero solo fue en el siglo XIX que Oersted dio inicio al estudio sobre electromagnetismo y Maxwell completó el estudio sobre el electromagnetismo al elaborar las leyes que rigen este fenómeno.
Hoy, luego de los descubrimientos de Maxwell y varias otras contribuciones que la rama del magnetismo tuvo, es imposible estudiar electricidad y magnetismo de manera separada.
El magnetismo se encuentra muy presente, son utilizados en motores, dínamos, transformadores, bobinas, o sea, en los equipamientos eléctricos en general.
El magnetismo puede ser explicado a través del movimiento de los electrones y para determinar si un determinado material magnético o no, basta colocarlo bajo la influencia de un campo magnético, que es generado por el movimiento de cargas eléctricas. El material será magnético se aparecen fuerzas o torques, pudiendo de esta forma, ser llamada como sustancia magnética.
Basándose en los estudios de Michael Faraday, Maxwell unificó en 1864 todos los fenómenos eléctricos y magnéticos observables en un trabajo que estableció conexiones entre las varias teorías de la época, derivando en una de las más elegantes teorías ya formuladas.
Maxwell demostró, con esa nueva teoría, que todos los fenómenos eléctricos y magnéticos podrían ser descritos en apenas cuatro ecuaciones, conocidas actualmente como Ecuaciones de Maxwell.
Esas son las ecuaciones básicas para el electromagnetismos, así como la ley de gravitación universal, las tres leyes de Newton son fundamentales para la Mecánica Clásica.
Las ecuaciones de Maxwell para el electromagnetismo constan de la unificación entre las Leyes de Gauss, para la electricidad y el magnetismo, la Ley de Ampere generalizada y la Ley de Faraday, para la Inducción Electromagnética.
Las Ecuaciones de Maxwell
1) Ley de Gauss para la electricidad
Esta es la primera de las cuatro ecuaciones de Maxwell, propuesta originalmente por el matemático alemán Carl Friedrich Gauss (1777-1855), es el equivalente a la ley de Coulomb en situaciones estáticas. Ella relaciona los campos eléctricos y sus fuentes, las cargas eléctricas y puede ser aplicada tanto sobre campos eléctricos variables como el tiempo.
2) Ley de Gauss para el Magnetismo
Esta ley es equivalente a la primera, pero aplicable a los campos magnéticos y evidenciado aún la no existencia de mono-polos magnéticos (no existe polo sur o polo norte aislado).
De acuerdo con esta ley, las líneas de campo magnético son continuas, al contrario de las líneas de fuerza de un campo eléctrico que se originan en cargas eléctricas positivas y terminan en cargas eléctricas negativas.
3) Ley de Ampere:
La ley de Ampere describe la relación entre un campo magnético y la corriente eléctrica que lo origina. El establece que un campo magnético es siempre producido por una corriente eléctrica o por un campo eléctrico variable. Esa segunda manera de obtenerse un campo magnético fue prevista por el propio Maxwell, con base en la simetría de la naturaleza: Si un campo magnético variable induce una corriente eléctrica y consecuentemente un campo eléctrico, entonces un campo eléctrico variable debe inducir un campo magnético
4) Ley de Faraday:
La cuarta de las ecuaciones de Maxwell describe las características del campo eléctrico originando un flujo magnético variable. Los campos magnéticos originados son variables en el tiempo, generando así, campos eléctricos del tipo rotacionales.
Hasta el final del siglo XIX, se creía que con estas ecuaciones no había más nada para ser descubierto en la física. Sin embargo, en 1900, Max Planck dio inicio a la llamada Física Cuántica, con sus postulados sobre la radiación del cuerpo negro.
En 1905, Albert Einstein revoluciona de una vez por todas los conocimientos de la ciencia, lanzando la Teoría de la Relatividad y el Efecto Fotoeléctrico, abriendo camino para el mayor desarrollo científico de la historia.
Las ecuaciones de Maxwell son consideradas el marco final de lo que llamamos Mecánica Clásica.
Maxwell fue el primer físico a encontrar a través de cálculos matemáticos la velocidad de las ondas electromagnéticas, todo gracias a sus famosas ecuaciones.