En esta trabajo se desarrolla un caso muy importante de larelación entre ciencia y tecnología: el electromagnetismo. Se ilustra ladependencia entre el conocimiento científico y las aplicaciones tecnológicas.El caso del electromagnetismo es notable, entre otras cosas, por el hecho de queuna vez llevados a cabo los descubrimientos científicos tuvieron inmediataaplicación práctica y viceversa, las aplicaciones prácticas fomentaron lainvestigación científica para resolver diferentes problemas, lo cual a su veabrió nuevos horizontes científicos.

El conocimiento científico de la relación entreelectricidad y magnetismo dio lugar, inmediatamente, a aplicaciones tecnológicasimportantes. Éstas se detallan en los capítulos VII – X e incluyen al telégrafo,con el que el hombre pudo comunicarse por medios eléctricos, y a las máquinaseléctricas, o sea, motores eléctricos y generadores de electricidad. De estaforma, el hombre tuvo a su disposición fuentes de corriente eléctrica de granintensidad, hecho que cambió drásticamente la vida, dando lugar a un revoluciónen la forma de vida de la humanidad, cuyas consecuencias fueron la iluminacióneléctrica y el teléfono, entre otras.

Otra novedad importante que se dio en el desarrollo de estasaplicaciones de la electricidad y el magnetismo fue la creación de los primeroslaboratorios industriales, que desempeñaron un papel primordial en lossubsiguientes avances.

Por otro lado, la historia dio un vuelo inesperado. JamesGlerk Maxwell realizó una gran síntesis teórica de los trabajos de Ampére yfaraday sobre la electricidad y el magnetismo, lo que condujo al sorpresivodescubrimiento de que la luz era de origen eléctrico y magnético. Además,como consecuencia de la teoría que desarrolló predijo la existencia de lasondas electromagnéticas. El contexto en que trabajó Maxwell se presenta en loscapítulos XI a XIII y su contribución se relata en el capitulo XIV. Basado enel trabajo de sus antecesores, Maxwell construyó uno de los pilares de la física,comparable con la mecánica por Newton. Hemos de mencionar que la teoríaelectromagnética de Maxwell sirvió para el futuro desarrollo de la teoría dela relatividad de Einstein.

Años después de que Maxwell hiciera la predicción de lasondas electromagnéticas en forma teórica, Hertz llevó a cabo un notableexperimento, que es un ejemplo de la forma en que se hace ciencia. Se propusoindagar si en la naturaleza efectivamente existen ondas electromagnéticas. Sutrabajo verificó en forma brillante las predicciones de Maxwell.

Después de los experimentos de Hertz no quedó ya ningunaduda, desde el punto de vista conceptual, acerca de la realidad física de loscampos, idea que Faraday matemática. Esta idea ha sido de crucial importanciaen la física posterior, tanto para la relatividad de Einstein como par las teoríasmodernas de las partículas elementales.

Otras consecuencias de los trabajos de Maxwell y Hertz fue elinicio de las comunicaciones inalámbricas. Los antecedentes y trabajos másimportantes se presentan en los capítulos XVI a XVIII.

A principios del presente siglo, los trabajos de Marconisolamente había dado por resultado el telégrafo inalámbrico. La necesidad dedesarrollar la radiotelefonía precipitó el inicio de la electrónica moderna.De hecho, esta rama del electromagnetismo consolidó el importante papel de loslaboratorios industriales. Una vez logrado el entendimiento fundamental degrandes novedades: la radio, que dominaría la vida humana durante varias décadas,y posteriormente la televisión, que tanta repercusión ha tenido.

La posibilidad práctica de construir pilas voltaicas produjouna revolución en el estudio de la electricidad. Hemos de mencionar que enmuchos laboratorios era muy poco factible construir las máquinas deelectricidad por fricción, ya que eran bastante caras; sin embargo, las pilaseran relativamente baratas. Permitieron el avance de la ciencia química ya queestaban al alcance de muchos laboratorios; de otra manera no se hubieran podidorealizar muchas investigaciones científicas. Gran parte de los primerosdescubrimientos electroquímicos fueron hechos precisamente con pilas voltaicas.Poco después de haber recibido una carta de Volta en la que explicaba cómoconstruir una pila, William Nicholson (1.753 – 1.825) y Anthony Carlisle(1.768 – 1.840) construyeron en Londres uno de estos dispositivos, y con elfin de conseguir una mejor conexión eléctrica, conectaron cada una de lasterminales de la pila a un recipinte con agua. Se dieron cuenta de que en una delas terminales aparecía hidrógeno y en la otra, oxígeno. Fue así comodescubrieron el fenómeno de la electrólisis, en el que, por medio de unacorriente eléctrica, se separan los átomos que componen la molécula del agua.Humphry Davi (1.778 – 1.829), también en Inglaterra, descompuso por medio dela electrólisis otras sustancias, y así descubrió los metales sodio y potasioal descomponer electroquímicamente diferentes sales minerales, como la potasa cáustica,la soda fundida, etc. También obtuvo elctroquímicamente los elementos bario,calcio, magnesio y estroncio. Poco después Fraday descubrió, también con laspilas voltaicas, las leyes de la electrólisis.

En el caso del magnetismo, al igual que en el de laelectricidad, desde tiempos remotos el hombre se dio cuenta de que el mineralmagnetita o imán (un óxido de hierro) tenía la propiedad peculiar de atraerel hierro. Tanto Tales de Mileto como Platón y Sócrates escribieron acerca deeste hecho.

En el periodo comprendido entre los años 1.000 - 1.200 d.C.se hizo la primera aplicación práctica del imán. Un matemático chino, ShenKua (1.030-1.090) fue el primero que escribió acerca del uso de una aguja magnéticapara indicar direcciones, que fue el antecedente de la brújula. Esteinstrumento se basa en el principio de que si se suspende un imán en forma deaguja, de tal manera que pueda girar libremente, uno de sus extremos siempreapuntará hacia el norte.

Más tarde, después del año 1.100, Chu Yu informó que labrújula se utilizaba también para la navegación entre Cantón y sumatra.

La primera mención europea acerca de la brújula fue dadapor un inglés, Alexander Neckham (1.157-1.217). Hacia 1.269 petrus Peregrinusde Maricourt, un cruzado francés, hizo una descripción detallada de la brújulacorno instrumento de navegación.

En el año 1.600 el inglés William Gilbert (1.544 –1.603), médico de la reina Isabel I, publicó un famoso tratado, De magnete,en el que compendió el conocimiento que se tenía en su época sobre los fenómenosmagnéticos. Analizó las diferentes posiciones de la brújula y propuso que laTierra es un enorme imán, lo que constituyó su gran contribución. De estaforma pudo explicar la atracción que ejerce el polo norte sobre el extremo deuna aguja imantada. Asimismo, Gilbert se dio cuenta de que cada imán tiene dospolo, el norte (N) y el sur (S), que se dirigen hacia los respectivos polosterrestres. Descubrió que polos iguales se repelen, mientras que polosdistintos se atraen, y que si un imán se calienta pierde sus propiedades magnéticas,las cuales vuelve a recuperar si se le enfría a la temperatura ambiente.

El científico francés Coulomb, el que había medido lasfuerzas entre caras eléctricas, midió con su balanza las fuerzas entre lospolos de dos imanes. Descubrió que la magnitud de esta fuerza varía con ladistancia entre los polos. Mientras mayor sea la distancia, menor es la fuerza.

Los trabajos de Ampere se difundieron rápidamente en todoslos centros activos de investigación de la época, causando gran sensación. Unjoven investigador inglés, Michael Faraday (1.791- 1.867) se empezó ainteresar en los fenómenos eléctricos y repitió en su laboratorio losexperimentos tanto de Oersted como de Ampére. Una vez que entendió cabalmenteel fondo físico de estos fenómenos, se planteó la siguiente cuestión: deacuerdo con los descubrimientos de Oerssted y Ampére se pude obtener magnetismode la electricidad.

Faraday inició en 1.825 una serie de experimentos con el finde comprobar si se podía obtener electricidad a partir del magnetismo. Pero nofue sino hasta 1.831 que pudo presentar sus primeros trabajos con respuestaspositivas.

Después de muchos intentos fallidos, debidamente registradosen su diario, Faraday obtuvo un indicio en el otoño de 1.831. El experimentofue el siguiente. Enrolló un alambre conductor alrededor de un núcleo cilíndricode madera y conectó sus externos a un galvanómetro G; ésta es labobina A de la figura 5. en seguida enrolló otro alambre conductorencima de la bobina anterior. Los extremos de la segunda bobina, B en lafigura, los conectó a una batería. La argumentación de Faraday fue lasiguiente: al cerrar el Contacto C de la batería empieza a circular unacorriente eléctrica a lo largo de la bobina B. De los resultados deOersted y Ampére, se sabe que esta corriente genera un efecto magnético a sualrededor. Este efecto magnético, entonces por la bobina A deberíaempezar a circular una corriente eléctrica que debería poder detectarse pormedio del galvanómetro.

Sus experimentos demostraron que la aguja del galvanómetrono se movía, lo cual indicaba que por la bobina A no pasaba ningunacorriente eléctrica.

Sin embargo, Faraday sé dio cuenta de que en el instante enque conectaba la batería ocurría una pequeña desviación de el agua de galvanómetro.También se percató de que en el momento en que desconectaba la batería laaguja del galvanómetro se desviaba ligeramente otra vez, ahora en sentidoopuesto. Por lo tanto, concluyó que en un intervalo de tiempo muy pequeño,mientras se conecta y se desconecta la batería, si hay corriente en la bobina B.Siguiendo esta idea Faraday descubrió que efectivamente se producen corrienteseléctricas sólo cuando el efecto magnético cambia, si éste es constante nohay ninguna producción de electricidad por magnetismo.

Al conectar el interruptor en el circuito de la bobina Bde la figura 5 el valor de la corriente eléctrica que circula por él cambia decero a un valor distinto de cero. Por tanto, el efecto magnético que produceesta corriente a su alrededor también cambia de coro a un valor distinto decero. De la misma manera, cuando se desconecta la batería la corriente en elcircuito cambia de un valor no nulo a cero, con el consecuente cambio del efectomagnético.

  Figura 5. Esquema del experimento de Faraday conque descubrió la inducción electromagnética

Por otro lado, cuando está circulando una corriente con elmismo valor todo el tiempo, hecho que ocurre cuando la batería está yaconectada, el efecto magnético que produce la bobina también es constante y nocambia con el tiempo.

Después de muchos experimentos adicionales Faraday llegó auna conclusión muy importante. Para ello definió el concepto de flujo magnéticoa través de una superficie de la siguiente forma: supongamos que un circuitoformado por un alambre conductor es un círculo. Sea A el área del círculo.Consideremos en primer lugar el caso en que la dirección del efecto magnéticosea perpendicular al plano que forma el círculo (Figura 6) y sea B laintensidad del efecto. El flujo magnético a través de la superficie es elproducto de B con el área del círculo, o sea, (BA). En segundolugar consideremos el caso en que la dirección del efecto magnético no seaperpendicular al plano del círculo. Si proyectamos la superficie del círculoperpendicularmente a la dirección del efecto, se obtiene la superficie A’. Elflujo magnético es ahora igual a (BA’). Llamaremos al área A’ el áreaefectiva. El flujo es, por tanto, igual a la magnitud del efecto magnéticomultiplicada por el área efectiva.

 Si el efecto magnético que cruza el plano del circuitocambia con el tiempo, entonces, de acuerdo con el descubrimiento de Faraday segenera, o como se ha convenido en llamar, se induce una corriente eléctrica alo largo del alambre que forma el circuito.

Lo importante es que si el flujo neto cambia entonces seinduce una corriente eléctrica. Este descubrimiento lleva el nombre de ley deinducción de Faraday y es uno de los resultados más importantes de la teoríaelectromagnética.

El profesor de la Escuela politécnica de Karlsruhe, enAlemania, se interesó en la teoria electromagnética propuesta por Maxwell. Lareformuló matemáticamente logrando que las ecuaciones fueran más sencillas, ysimétricas. Desde 1884 Hertz pensó en la manera de generar y detectar en unlaboratorio las ondas electromagnéticas que Maxwell había predicho. Despuésde mucho trabajo y de experiencias sin éxito, en 1887 construyó un dispositivocon el que logró su fin. El experimento que realizo fue a la vez genial ysencillo.

Utilizó un carrete o bobina de Ruhmkorff, que es untransformador que produce un voltaje muy alto. En seguida conectó el carrete aun dispositivo formado por dos varillas de cobre (Fig. 29); en uno de losextremos de cada varilla añadió una esfera grande y en el otro una pequeña.Cada una de las esferas grandes servia como condensador para almacenar carga eléctrica.Una vez hecha la conexión, en cierto instante el voltaje entre las esferaschicas era lo suficiente grande para que saltara una chispa entre ellas.

Hertz razonó que al salir estas chispas se producirá uncampa eléctrico variable en la región vecina a las esferas chicas, qué segúnMaxwell debería inducir un campo magnético, también variable.

Estos cambios serían una perturbación que se deberíapropagar, es decir, debería producirse una onda electromagnética. De estaforma, Hertz construyó un radiador de ondas electromagnéticas.

Efectivamente, al conectar el carrete de Ruhmkorff a sudispositivo; Hertz observo que saltaban chispas entre las esferas chicas demanera intermitente. Así logró construir un generador de ondas electromagnéticas.

El siguiente paso fue construir un detecto de las ondaselectromagnéticas que supuso eran emitidas por su dispositivo. Para este finconstruyó varios detectores. Uno de ellos era simplemente otro dispositivosimilar al radiador; otro tipo fue espira metálica en forma circular que teniaen sus extremos dos esferas, también conductoras, separadas una pequeñadistancia. El argumento de Hertz fue el siguiente: si en efecto existen ondaselectromagnéticas, al ser emitidas por el circuito se propagarán en todo elespacio circundante. Al llegar las ondas al detector, se inducirá en él uncampo eléctrico (además del magnético) y por tanto, en las varillasconductoras o en la espira se inducirá una corriente eléctrica. esto hará quea través de sus extremos se induzca un voltaje, que si llega a tener un valorsuficientemente grande, dará lugar a que salte una chispa entre las esferas.Mientras mayor sea el valor de la amplitud de la corriente eléctrica en elcircuito emisor, mayor será la magnitud del campo eléctrico inducido y por lotanto, mayor será la diferencia de potencial entre los extremos de la espiradel receptor. Esto es precisamente lo que encontró Hertz en su experimento. Consu detector situado a un distancia alrededor de 30 m del radiador, observó quesaltaba una chispa entre las esferas del detector, con lo que demostró que laondas electromagnéticas ¡efectivamente existen!. Más tarde, el mismo Hertzpudo demostrar que estas ondas se reflejan, se refractan y se comportan como lasondas de luz (véase el capítulo XVI), hecho considerado por la teoría deMaxwell. Así lo reportó Hertz en 1888: "Es fascinante que los procesosque investigué en una escala un millón veces más amplia, los mismos fenómenosque se producen en la vecindad de un espejo de Fresnel, o entre las delgadas láminaspara exhibir los anillo de Newton". Con esto, Hertz se refería a que lalongitud de las ondas que su aparato produjo eran un millón de veces lalongitud de onda de la luz visible.

V = f =(3 X 10⁷ Hz) X (10 m) = 3 X 10⁸ m/s = 300 000 km/s

igual que el valor predicho por Maxwell, o sea, la velocidad de la luz.

De esta manera se realizó en forma brillante la primerademostración experimental de la existencia de ondas electromagnéticas,generadas por una frecuencia (y por tanto, longitud de onda) particular.Recordemos que como hay una relación entre la frecuencia y la longitud de ondadada por la ecuación antes mencionada, si se conoce una se puede obtener laotra.

No había motivo por el cual no se pudiesen generar ondas condiferentes frecuencias, desde las más bajas hasta las más altas. Al conjuntode posibles valores de la frecuencia (o de la longitud de la onda) se llama elespectro electromagnético. Posteriormente, con diferentes tipos de técnicaselectrónicas ha sido posible generar, detectar y analizar casi todo el dominiode valores de las ondas electromagnéticas.

Una vez que Maxwell predijo la existencia de ondaselectromagnéticas se presentó la importante cuestión de cómo generarlas.Hertz fue el primero que estudió este problema y los resolvió. Para ellodesarrolló un formalismo matemático con el cual pudo encontrar las característicasde estas ondas a partir de las ecuaciones de Maxwell. De este trabajo sedesprendió la predicción de que si una partícula eléctricamente cargada semueve en forma acelerada, entonces emite ondas electromagnéticas. Así, porejemplo, en el experimento de Hertz la chipa que salta de una esfera a la otraestá compuesta por electrones acelerados que emiten ondas electromagnéticas.

Cuando una corriente eléctrica se establece a lo largo de uncable se están moviendo partículas cargadas. Sin embargo, no siempre ocurreque estas partículas se aceleren; por ejemplo, si la corriente es de valorconstante como la correine directa que se establece cuando la fuente es de unabatería conectada a un foco de una linterna, entonces las partículas que danlugar a la corriente eléctrica se mueven con velocidad constante y por tanto nose están acelerando. Una partícula experimenta una aceleración cuando suvelocidad cambia al transcurrir el tiempo. En consecuencia, solamente en unacorriente eléctrica que varía al transcurrir el tiempo, las partículas seaceleran. Esto sucede, por ejemplo, con la corriente alterna.

Supóngase que una varilla metálica se conecta a una fuentede corriente alterna. Los electrones que circulan por la varilla llegarán a unextremo y se regresarán; por consiguiente, su velocidad cambia y hace que seaceleren, y en consecuencia emiten ondas electromagnéticas. Esta onda síemitida tendrá la misma frecuencia de los electrones que oscilan en la varilla.

El elemento que produce las ondas se llama antena emisora. Enel caso anterior la antena es la varilla.

La antena no emite la misma potencia en todas lasdirecciones; a lo largo de la antena no hay emisión. En una direcciónperpendicular a la varilla se alcanza la potencia máxima; de hecho, alrededorde la dirección perpendicular se forma un cono dentro del cual la emisión esapreciable; en direcciones fuera del cono prácticamente no hay radiación. Aeste tipo de antenas se les llama direccionales.

Supongamos que, por ejemplo, se quiere emitir (o recibir) unaonda de televisión que corresponde al canal 2. Ésta tiene una frecuencia de 57MHz y le corresponde, según la ecuación mencionada arriba, una longitud deonda de 5.26 m. Por tanto, la antena tiene que tener una longitud de onda de5.26 m/2 = 2.63 m para obtener una potencia máxima de emisión.

La anchura del cono es una medida del ancho del haz que seemite. Mientras más pequeño sea el haz, más direccional será la emisión dela antena. El ancho del haz depende de la frecuencia de la onda: mientras menorsea ésta, menor será el ancho del haz.

Cuando a una varilla le llega una onda electromagnética, éstainduce en la varilla una corriente eléctrica que tiene la misma frecuencia quela de la onda incidente. Cualquier dispositivo, como la varilla, que transformauna onda electromagnética en una corriente eléctrica se llama antenareceptora.

Las antenas, ya sean receptoras o emisoras, funcionan con lasmisma características. Así, las propiedades direccionales de la recepción enuna antena receptora son las mismas que si funcionara como emisora. Además, unaantena receptora absorbe la máxima potencia cuando su longitud en igual a lamitad de la longitud de onda que tiene la onda incidente.

El tipo de antena que se use, ya sea para emisión o recepción,depende de la aplicación que se quiera hacer. Por ejemplo, en el caso de unaestación de radio o de televisión se requiere que pueda llegar a receptoressituados en todas las direcciones con respecto a al antena; además, la señalemitida debe llegar lo más lejos posible. En consecuencia, una antena emisorade una estación debe poder manejar potencias altas y radiarlas en todasdirecciones. En contraste, la antena receptora maneja potencias muy pequeñas,ya que está relativamente lejos de la emisión. Además, la antena receptoradebe ser muy direccional, pues debe captar la señal de la emisión que viene deuna dirección determinada. Por esto, las antenas emisoras tienen formas geométricasdiferentes de las antenas receptoras.

Además de sus notables descubrimientos experimentalesFaraday hizo una contribución teórica que ha tenido una gran influencia en eldesarrollo de la física hasta la actualidad: el concepto de línea de fuerza yasociado a este, el de campo.

Oersted había escrito que el efecto magnético de unacorriente eléctrica que circula por un alambre se esparce en el espacio fueradel alambre. De esta forma la aguja de una burbuja lo podrá sentir y girardebido a la fuerza que experimenta.

Por otro lado, ya desde tiempos de Gilbert se habían hechoexperimentos, el de una barra magnética con limaduras de hierro, donde se puedeapreciar que las limaduras se orientan a lo largo de ciertas líneas.

Asimismo, desde la época de Newton se trató de encontrar elmecanismo por medio del cual dos partículas separadas cierta distanciaexperimentan una fuerza, por ejemplo, la de atracción gravitacional. Entre loscientíficos de esa época y hasta tiempos de Faraday se estableció la idea deque existía la llamada acción a distancia. Esto significa que las dos partículasexperimentan una interacción instantánea. Así, por ejemplo, si una de laspartículas se mueve y cambia la distancia entre ellas, la fuerza cambia instantáneamenteal nuevo valor dado en términos de la nueva distancia entre ellas.

Antes de Faraday la idea de las líneas de fuerza se habíatratado como un artificio matemático. Estas líneas de fuerza ya se habíandefinido de la siguiente forma: supongamos que hay una fuerza entre dos tipos departículas, por ejemplo, eléctricas. Sabemos que si son de cargas iguales serepelen, mientras que si sus cargas son opuestas se atraen. Consideremos unapartícula eléctrica positiva (Figura 8(a)), que llamaremos 1. Tomemos ahoraotra partícula, la 2, también positiva, pero de carga mucho menor que la 1. Aesta partícula 2 la llamaremos de prueba, pues con ella veremos qué pasa en elespacio alrededor de la partícula 1. La fuerza entre ellas se muestra en lafigura. Ahora dejemos que la partícula de prueba se mueva un poco. Debido a quees repetida por la 1 se alejará y llegará a una nueva posición que se muestraen la figura 8 (b). Sí se vuelve a dejar que la partícula de prueba se mueveun poco llegará a otra posición, y así sucesivamente. La trayectoria quesigue la partícula de prueba al moverse en la forma descrita es una línea defuerza. Nos damos cuenta de que la fuerza que experimenta la partícula deprueba es siempre tangente a la línea de fuerza. Ahora podemos repetir laexperiencia colocando la partícula de prueba en otro lugar y así formar la líneade fuerza correspondiente. De esta manera podemos llenar todo el espacio querodea a la partícula de líneas de fuerza, y nos percatemos de que todas ellassalen de la partícula 1.

Si la partícula 1 fuera de carga negativa, las líneas defuerza tendrían sentido opuesto a las anteriores, pues la partícula 1 atraeríaa la 2.

De esta forma se puede encontrar las líneas de fuerza decualquier conjunto de cargas eléctricas. En general éstas son líneas curvasque empiezan en cargas positivas y terminan en cargas negativas.

 En cada caso la fuerza que experimenta una partículade prueba de carga positiva que se coloca en cualquier punto de espacio tendríauna dirección que sería tangente a la línea de fuerza en ese punto.

Podemos por tanto afirmar que para cualquier distribución decarga la (s) partícula(s) crea(n) una situación en el espacio a su alrededortal, que sí se coloca una partícula de prueba en cualquier punto, la fuerzaque experimenta la partícula de prueba es tangente a la línea de fuerza. Sedice que cualquier distribución de carga eléctrica crea a su alrededor unasituación que se llama campo eléctrico.

De manera completamente análoga se puede definir las líneasde fuerza magnéticas. Al colocar una limadura de hierro ésta se magnetiza y seorienta en una dirección tangente a la línea de fuerza. Las limaduras dehierro desempeñan el papel de sondas de prueba para investigar qué situaciónmagnética se crea alrededor de los agentes que crean el efecto magnético. Enel capítulo anterior hablamos del efecto magnético que se produce en elespacio. Este efecto es el campo magnético.

Al cambiar la disposición de las cargas eléctricas, imaneso corrientes eléctricas, es claro que las líneas de fuerza que producen en elespacio a su alrededor también cambian. El efecto que se produce en el espacioconstituye un cambio. Así tenemos tanto un campo eléctrico como. Uno magnético.Por tanto, un campo es una situación que un conjunto de cargas eléctricas oimanes y corrientes eléctricas producen en el espacio que los rodea.

Fue Faraday quien proporcionó una realidad física a la ideade campo, y basándose en ello se dio cuenta de que si se cambia la posición físicade cualquier partícula eléctrica en una distribución, entonces el campo eléctricoque rodea a ésta también deberá cambiar y por tanto. Al colocar una partículade prueba en cualquier punto, la fuerza que experimenta cambiará. Sin embargo,a diferencia de la acción a distancia, estos cambios tardan cierto intervalo detiempo en ocurrir, no son instantáneos. Otro ejemplo es cuando una corriente eléctricaque circula por un alambre cambia abruptamente. Faraday se preguntó si elcambio en el campo magnético producido ocurría instantáneamente o si tardabaen ocurrir, pero no pudo medir estos intervalos de tiempo ya que en su época nose disponía del instrumental adecuado. (Incluso hizo varios intentosinfructuosos por diseñar un instrumento que le sirviera a este propósito alfinal de su vida.) Sin embargo, no tuvo la menor duda de que en efecto transcurríaun intervalo finito de tiempo en el que se propagaba el cambio. Así, Faradayargumentó que la idea de acción a distancia no podía ser correcta.

Faraday argumentó para rechazar la idea de acción adistancia. La fuerza entre dos partículas eléctricamente cargadas no solamentedepende de la distancia entre ellas también de lo que haya entre ellas. Si laspartículas están en el vacío, la fuerza tendrá cierto valor, pero si hayalguna sustancia entre ellas el valor de la fuerza cambiará. Faraday realizóvarios experimentos para confirmar sus afirmaciones. Escribió que el medio quese encuentre entre las partículas causa una diferencia en la transmisión de laacción que no pueda haber acción a distancia. Por lo tanto, la acción entrelas partículas se debe transmitir, punto a punto, a través del mediocirculante.

Fue en 1837 que Faraday propuso la idea de que la línea defuerza tenía realidad física. Con ello demostró tener una gran intuición físicapara entender los fenómenos electromagnéticos. Hay que mencionar que debido aque no tenía preparación matemática adecuada, por no haber asistido a unaescuela de enseñanza superior, Faraday no pudo desarrollar la teoría matemáticadel campo electromagnético, hecho que tuvo que esperar hasta Maxwell.

El Escocés James Clerk Maxwell (1837-1879), alumno deFaraday, fue posiblemente el más imaginativo de los físicos del siglo XIX. En1873 publicó la monumental obra tratado de electricidad y magnetismo, en la quepresentó una síntesis e los conocimientos de este tema. Maxwell formuló matemáticamentela ley de Faraday. La síntesis fue hecha en términos de un conjunto deecuaciones, conocidas como las ecuaciones de Maxwell, que contenía como fondo físicolos descubrimientos de Oersted, Ampére, Faraday y otros científicos quedescribimos en capítulos anteriores.

Maxwell estudió con mucho detenimiento los trabajos que suspredecesores habían hecho sobre electricidad y magnetismo. En particular analizómuy incisivamente la ley de Ampére y su formulación matemática, y llego a laconclusión de que contenía una contradicción. Revisemos la ley Ampére.

Maxwell generalizo la formulación de la ley de Ampére aldecir que cuando se habla de corriente se debe incluir la corriente convencional(llamada la conducción), que es la que había considerado Ampére, y además,la corriente de desplazamiento. Por lo tanto, esta generalización incluye casosen que las corrientes varían con el tiempo. Podemos decir que la formulaciónoriginal que hizo Ampére sólo es correcta para el caso en que la corriente quese estudia no varíe con el tiempo.

OSWALDO SALAS NIEBLES

COLEGIO SALESIANO SAN ROQUE.- BARRANQUILLA