electromagnetismo

History

Hasta principios del siglo XIX, la electricidad y el magnetismo se consideraban independientes. En 1820, Hans Christian Ørsted descubrió que una corriente hace girar una aguja magnética, y Michael Faraday demostró en 1831 que un imán en movimiento crea una corriente en una bobina. En la década de 1860, el físico escocés James Clerk Maxwell unificó estas leyes en un sistema de ecuaciones que no solo describían todos los fenómenos conocidos, sino que predecían las ondas electromagnéticas.

How it works

Cuando los electrones oscilan en una antena, crean a su alrededor campos eléctricos y magnéticos variables que, como las ondas en el agua, se alejan en el espacio en forma de onda electromagnética. El ojo percibe las ondas de alta frecuencia como luz, y una antena capta las radiofrecuencias como señal wifi.

History

Hasta principios del siglo XIX, la electricidad y el magnetismo se consideraban independientes. En 1820, Hans Christian Ørsted descubrió que una corriente hace girar una aguja magnética, y Michael Faraday demostró en 1831 que un imán en movimiento crea una corriente en una bobina. En la década de 1860, el físico escocés James Clerk Maxwell unificó estas leyes en un sistema de ecuaciones que no solo describían todos los fenómenos conocidos, sino que predecían las ondas electromagnéticas.

How it works

Cuando los electrones oscilan en una antena, crean a su alrededor campos eléctricos y magnéticos variables que, como las ondas en el agua, se alejan en el espacio en forma de onda electromagnética. El ojo percibe las ondas de alta frecuencia como luz, y una antena capta las radiofrecuencias como señal wifi.

History

La conciencia de la conexión entre electricidad y magnetismo comenzó con el experimento de H.C. Ørsted (1820), que mostró que una corriente desvía una aguja magnética. M. Faraday descubrió en 1831 la inducción electromagnética: la aparición de corriente en un circuito al variar el flujo magnético. La brillante síntesis la realizó James Clerk Maxwell: entre 1861 y 1864 formuló un sistema de ecuaciones añadiendo a la ley de Ampère la «corriente de desplazamiento» —un término con la derivada del campo eléctrico respecto al tiempo—, lo que garantizó la consistencia y predijo las ondas. La existencia de las ondas fue confirmada experimentalmente por H. Hertz en 1887. Hendrik Lorentz introdujo en 1895 la fuerza de Lorentz y creó la teoría electrónica, explicando el comportamiento de las cargas a nivel micro. La etapa cuántica culminó a mediados del siglo XX con los trabajos de R. Feynman, J. Schwinger y S. Tomonaga, que construyeron la electrodinámica cuántica renormalizable.

How it works

La electrodinámica obedece al principio de relatividad y es invariante bajo transformaciones de Lorentz. De las ecuaciones de Maxwell se deduce la ecuación de onda para los campos. En la electrodinámica cuántica, el estado del sistema se describe mediante un vector en el espacio de Fock, los operadores de creación y aniquilación de fotones se construyen a partir de los potenciales, y la interacción con la materia (fermiones) viene dada por el lagrangiano de interacción eψ̄γ^μψA_μ (donde e es la carga, ψ es el campo de Dirac, A_μ es el potencial electromagnético). Los procesos de dispersión se calculan perturbativamente mediante la constante de estructura fina α ≈ 1/137 usando diagramas de Feynman. A distancias pequeñas, la carga efectiva aumenta (efecto de polarización del vacío), comprobado con gran precisión. El límite clásico da la fuerza de Lorentz F = q(E + v × B), que describe el movimiento de cuerpos cargados en campos.

Open problems & fun facts

La ausencia de monopolos magnéticos observados, aunque las ecuaciones de Maxwell los permiten.; La causa de la cuantización de la carga eléctrica: por qué la carga es siempre múltiplo de la carga elemental.; La compatibilización de la electrodinámica cuántica con la relatividad general para describir campos gravitatorios intensos.

💡 Los experimentos modernos verifican la ley de Coulomb hasta distancias de 10⁻¹⁸ m, y por ahora no se ha encontrado ninguna violación: la dependencia cuadrática inversa se cumple con una precisión asombrosa. Esta es una de las leyes de la física comprobadas con mayor exactitud.