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PROPAGACIÓN ONDULATORIA DEL CAMPO ELÉCTRICO |
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J.C. Maxwell |
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Los trabajos
de Faraday pusieron de manifiesto una estrecha relación
entre la electricidad y el magnetismo.
Profundizando en esta relación y recogiendo las
principales contribuciones que se habían realizado sobre el
estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos,
Maxwell (1831-1879) formuló en 1865 una teoría
global electromagnética. La importancia de esta teoría
para la física se considera semejante a la de la teoría
de Newton sobre mecánica. Si la mecánica newtoniana se
desprende de tres principios o postulados, la teoría
electromagnética de Maxwell se sustenta en cuatro
ecuaciones fundamentales que unificaron leyes anteriores de físicos como Faraday,
Gauss
(1777-1855) y
Ampere (1775-1836), y sintetizan el comportamiento
eléctrico y magnético de la materia. |
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Las ecuaciones de
Maxwell relacionan las variaciones de la intensidad del campo eléctrico, E,
con las la
inducción magnética, B
(proporcional a la intensidad del campo magnético,
H) dejando ver que ambos campos se tienen que tratar
conjuntamente
y concebir una
sola entidad física: el campo electromagnético. Las componentes eléctrica y magnética
del campo electromagnético dependen del sistema de
referencia adoptado para determinarlo y, en cualquier sistema de
referencia se cumple que un campo magnético variable u oscilante genera
un campo eléctrico también variable u oscilante. El vector que representa al campo
eléctrico y el que representa al campo magnético en cada punto son perpendiculares entre sí.
Maxwell demostró
también que, combinando sus ecuaciones del electromagnetismo se
obtiene una ecuación de ondas. Dedujo la expresión que calcula
la velocidad de propagación de esas ondas y sustituyó los
valores de dos constantes que
aparecen en dicha expresión (una constante,
є, llamada
permisividad eléctrica y otra,
µ, denominada
permeabilidad magnética). Así obtuvo un
valor para la velocidad de propagación del campo
electromagnético en el vacío igual a 3·108 m/s,
que es exactamente el mismo valor que ya se había
determinado por otros procedimientos para indicar la velocidad de la
luz. |
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Maxwell tomó buena nota de esta "coincidencia" y la
interpretó como una clara indicación de que la luz debía
ser una onda electromagnética. Dijo: la luz consiste en
ondas transversales del mismo medio, lo cual constituye
la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos. |
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Los trabajos de
Maxwell se publicaron en 1883 en un texto llamado "Tratado de
electricidad y magnetismo". Aunque siempre fueron muy bien
valorados, no recibieron toda la atención que merecían hasta que
unos años después,
en 1887, las ondas electromagnéticas fueron producidas y
detectadas por
Hertz
(1857-1894) siguiendo las predicciones de
Maxwell. |
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Para emitir ondas electromagnéticas Hertz utilizó
un circuito eléctrico de corriente alterna en el
que la carga oscila y emite ondas electromagnéticas
de elevada frecuencia. El receptor para detectar estas
ondas estaba constituido por un trozo de cable en forma
de círculo, con dos esferas metálicas muy próximas entre
sí en sus extremos. Al llegar la onda electromagnética
al receptor, la variación del campo magnético, B, debía
producir corrientes inducidas oscilantes que harían
saltar una chispa (alternativamente en uno y otro
sentido) entre las dos esferas. |
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Hertz detectó las ondas electromagnéticas
en un receptor que estaba separado muchos metros del emisor.
Comprobó, además, que un espejo cóncavo era capaz de hacerlas
converger en un punto, como ya se sabía que hace converger a la
luz visible. Este experimento constituyó un éxito histórico y dejó abierto el campo de
la transmisión de señales a distancia y en el vacío: telegrafía
sin hilos, radio, TV, radar... |
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