¿QUÉ SON LAS CUATRO ECUACIONES DE MAXWELL? #cultura #ciencia

Las cuatro ecuaciones de Maxwell son una piedra angular de la física moderna y el avance más importante desde la teoría de la gravitación universal. Describen cómo los campos eléctricos y magnéticos son las dos caras de una misma moneda. Ambos tipos de campos son manifestaciones de un mismo fenómeno: la onda 

electromagnética. 

Los primeros investigadores del siglo XIX observaron que la electricidad y el magnetismo se podían intercambiar. Pero James Clerk Maxwell completó uno de los principales hitos de la física moderna cuando consiguió describir todo el ámbito del electromagnetismo en tan sólo cuatro ecuaciones.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Las fuerzas eléctricas y magnéticas actúan sobre partículas cargadas e imanes. Los campos eléctricos variables generan campos magnéticos y viceversa. Maxwell explicó cómo surgían ambos a partir del mismo fenómeno, una onda electromagnética, que presenta tanto características eléctricas como magnéticas. Las ondas electromagnéticas contienen un campo eléctrico variable, acompañado de un campo magnético que varía del mismo modo, pero que forma ángulos rectos con el otro. 

Maxwell midió la velocidad de las ondas electromagnéticas que viajan por el vacío, demostrando que es esencialmente la misma que la velocidad de la luz.

Combinado con el trabajo de Hans Christian Ørsted y Faraday, esto confirmó que la luz también era una alteración electromagnética que se propagaba. Maxwell demostró que las ondas lumínicas y todas las ondas electromagnéticas viajan a una velocidad constante en el vacío de 300 millones de metros por segundo. Esta velocidad viene determinada por las propiedades eléctricas y magnéticas absolutas del espacio vacío. 

Las ondas electromagnéticas pueden tener una amplia gama de longitudes de onda y cubren todo el espectro más allá de la luz visible. Las ondas de radio tienen las longitudes de onda más largas (metros o incluso kilómetros), la luz visible tiene longitudes de onda similares al espaciado entre los átomos mientras que las 

frecuencias más altas corresponden a los rayos X y los rayos gamma. Las ondas electromagnéticas se utilizan principalmente en las comunicaciones, por medio de la transmisión de ondas de radio, televisión y señales de teléfono móvil. Éstas proporcionan energía calorífica, como en los hornos microondas, y con frecuencia 

se utilizan como sondas (por ejemplo, los rayos X en medicina y en los microscopios electrónicos). La fuerza electromagnética ejercida por los campos electromagnéticos es una de las cuatro fuerzas fundamentales, junto con la gravedad y las fuerzas nucleares fuerte y débil que mantienen unidos núcleos y átomos. Las fuerzas electromagnéticas son cruciales en química, donde unen iones cargados para formar compuestos químicos y moléculas. 

CAMPOS 

Maxwell comenzó tratando de comprender el trabajo de Faraday que describía los campos eléctricos y magnéticos de forma experimental.

En física, los campos son la forma en que las fuerzas se transmiten a través de la distancia. La gravedad actúa incluso a través de las inmensas distancias espaciales, donde se dice que produce un campo gravitatorio. Del mismo modo, los campos eléctricos y magnéticos afectan a las partículas cargadas a una distancia 

considerable. Si alguna vez ha jugado con limaduras de hierro diseminadas en una hoja de papel con un imán debajo, habrá observado que la fuerza magnética mueve el polvo de hierro formando bucles que se extienden del polo norte al sur del imán. La fuerza del imán también decae a medida que lo alejamos. Faraday recogió estas «líneas de campo» en un gráfico y formuló unas reglas muy simples. También recogió en el gráfico líneas de campos similares para formas cargadas eléctricamente, pero no era un matemático experimentado. Así que la tarea de tratar de unificar estas dispares ideas en una teoría matemática recayó sobre Maxwell. 

CUATRO ECUACIONES 

Para sorpresa de todos los científicos, Maxwell logró describir la totalidad de los variados fenómenos electromagnéticos en tan sólo cuatro ecuaciones fundamentales.

En la actualidad, estas ecuaciones son tan famosas que se han llegado a fabricar camisetas con la leyenda «y dios creó la luz». Aunque ahora pensamos en el electromagnetismo como una única cosa, en aquella época esta idea era radical y tan importante como si hoy uniéramos la física cuántica y la gravedad.

Referencias: libro 50 cosas que hay que saber sobre física - Joanne Baker

https://www.instagram.com/lokosporla_fisica