Los fenómenos electromagnéticos y su importancia.

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una diferencia de potencial eléctrico (o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable. Es así que cuando dicho cuerpo es un conductor se habla de la existencia de una tensión inducida.

Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday el 29 de agosto de 1831. Lo expresó matemáticamente indicando que la magnitud del voltaje producido es proporcional a la variación del flujo magnético. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

Michael Faraday

(Newington, Gran Bretaña, 1791-Londres, 1867) Científico británico. Uno de los físicos más destacados del siglo XIX, nació en el seno de una familia humilde y recibió una educación básica. A temprana edad tuvo que empezar a trabajar, primero como repartidor de periódicos, y a los catorce años en una librería, donde tuvo la oportunidad de leer algunos artículos científicos que lo impulsaron a realizar sus primeros experimentos.



Conviene recordar que uno de los primeros trabajos de investigación relacionados con la corriente eléctrica fue llevado a cabo por Galvani (1737 – 1798) quien en 1791 publicó que cuando un metal se pone en contacto con las patas de una rana se produce una contracción muscular que Galvani interpretó erróneamente como electricidad animal. Galvani propuso que el cerebro de los animales producía electricidad que se transfería a los nervios y tras ser acumulada en los músculos llegaba a producir el movimiento de los miembros, como el mismo observó ocurría en la  pata de la rana.

Fue Alejandro Volta (1745 – 1827) quien puso de manifiesto que en el experimento de Galvani la pata de la rana actuaba como un mero detector de electricidad y que, en realidad, esta  era producida por la unión del metal y la disolución que le rodeaba. De hecho en  1800 Volta inventó la pila que hoy día lleva su nombre formada por una serie de discos de plata y cinc separados por papel humedecido en salmuera.

El mecanismo de cómo se producía electricidad en la pila de Volta no fue conocido hasta bastantes años después. Sin embargo, ello no impidió que en 1820 Hans Christian Oesterd (1777 – 1851) realizara un experimento demostrando que el paso de una corriente eléctrica por un conductor cambiaba la dirección de una aguja magnética cercana al mismo. Los polos de la aguja magnética no eran repelidos ni atraídos por la corriente sino que  se orientaban en una dirección perpendicular al paso de la corriente. El experimento de Oesterd fue el primer experimento que estableció una conexión entre la electricidad y el magnetismo y por tanto fue considerado como el principio del electromagnetismo. Fue, no obstante, André Marie Ampere (1775 – 1836) quién desarrolló la teoría necesaria para entender los experimentos de Oesterd y otros similares desarrollados por el mismo. Su teoría  fue considerada como los “Principia” de la Electrodinámica.

El químico y físico inglés Michael Faraday (1791 – 1867) fue convencido por su amigo Richard Phillips, a la sazón editor del Philosophical Magazine, para interesarse en el experimento de Oesterd y así comenzó su investigación en electromagnetismo. El día 29 de agosto de 1831, Faraday descubrió experimentalmente  el fenómeno de la inducción electromagnética. En fechas anteriores todos sus intentos resultaron fallidos pero en dicho día no. El sistema experimental que preparó puede verse en la Figura 1. Tomó un anillo de hierro y en una de sus mitades enrolló un hilo debidamente aislado, la bobina A de la Figura, que conectó a una batería. En la otra mitad enrolló un segundo hilo, la bobina B de la Figura,  que conectó a un galvanómetro.

El electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se genera mediante la circulación de una corriente eléctrica a través de un conductor. Su superioridad frente al imán permanente reside en que la intensidad del campo generado depende de la cantidad de corriente que circule a través de él, y por tanto es posible controlar su comportamiento. Sin embargo, en aplicaciones en las cuales no sea necesario modificar el campo magnético o hacerlo desaparecer, el imán permanente es superior, ya que puede generar campos mayores a igualdad de tamaño.

Fue inventado en 1825 por un electricista británico llamado William Sturgeon. Para ello se basó en los estudios de Hans Christian Ørsted, un físico danés que descubrió que el flujo de una corriente eléctrica a través de un conductor genera un campo magnético a su alrededor. El electroimán de Sturgeon consistía en una pieza metálica aislada con forma de herradura (o forma de U, para acercar los polos y concentrar las líneas de fuerza magnética) envuelta en una bobina: una espiral de conductor con una gran cantidad de vueltas (cuantas más vueltas tenga la bobina, más potente será el electroimán).


La reflexión es un efecto que sepresenta al incidir un rayo de luzsobre una superficie pulida formandocierto ángulo con respecto a unalínea perpendicular a la superficiey este se refleja con ángulo igualal del incidente a esto se le conocecomo Ley de reflexión.

Pero cuando elrayo de luz incide sobre agua hay unligero cambio en la dirección a loque se conoce como Refracción.

Isaac Newton estudio los fenómenosluminosos y en uno de ellos propuso unmodelo en el que la luz se componía departículas diminutas que viajan a granvelocidad y otro en el que la luz blancaestá compuesta por varios colores.

Si las ondas electromagnéticas se organizan en un continuo de acuerdo a sus longitudes obtenemos el espectro electromagnético en donde las ondas mas largas (longitudes desde metros a kilómetros) se encuentran en un extremo (Radio) y las mas cortas en el otro (longitudes de onda de una billonésima de metros) (Gamma).

Luz Visible. Isaac Newton fue el primero en descomponer la luz visible blanca del Sol en sus componentes mediante la utilización de un prisma. La luz blanca está constituida por la combinación de ondas que tienen energías semejantes sin que alguna predomine sobre las otras. La radiación visible va desde 384x10¹² hasta 769x10¹² Hz. Las frecuencias mas bajas de la luz visible (longitud de onda larga) se perciben como rojas y las de mas alta frecuencia (longitud corta) aparecen violetas.

Rayos infrarrojos. La radiación infrarroja fue descubierta por el astrónomo William Herschel (1738-1822) en 1800, al medir una zona más caliente mas allá de la zona roja del espectro visible. La radiación infrarroja se localiza en el espectro entre 3x10¹¹ Hz. hasta aproximadamente los 4x10¹⁴ Hz. La banda infrarroja se divide en tres secciones de acuerdo a su distancia a la zona visible: próxima (780 - 2500 nm), intermedia (2500 - 50000 nm) y lejana (50000 - 1mm). Toda molécula que tenga un temperatura superior al cero absoluto (-273º K) emite rayos infrarrojos y su cantidad esta directamente relacionada con la  temperatura del objeto.

Microondas. La región de las microondas se encuentra entre los 10⁹ hasta aproximadamente 3x10¹¹ Hz (con longitud de onda entre 30 cm a 1 mm).

Ondas de Radio. Heinrich Hertz (1857-1894), en el año de 1887, consiguió detectar ondas de radio que tenían una longitud del orden de un metro. La región de ondas de radio se extiende desde algunos Hertz hasta 10⁹ Hz con longitudes de onda desde muchos kilómetros hasta menos de 30 cm.

Rayos X. En 1895 Wilhelm Röntgen invento una máquina que producía radiación electromagnética con una longitud de onda menor a 10 nm a los cuales debido a que no conocía su naturaleza las bautizó como X.
Radiación Ultravioleta. Sus longitudes de onda se extienden entre 10 y 400 nm  más cortas que las de la luz visible.

Rayos Gamma. Se localizan en la parte del espectro que tiene las longitudes de onda mas pequeñas entre 10 y 0.01 nm.