Electromagnetismo: Leyes Fundamentales y Principios

Teorema de Ampère

Relación entre la circulación del campo magnético y la corriente eléctrica: El Teorema de Ampère establece la relación entre la circulación del campo magnético a lo largo de una línea cerrada y la corriente eléctrica que atraviesa la superficie limitada por dicha línea. Si dividimos la línea en elementos infinitesimales, la circulación del campo magnético a lo largo de la línea es igual a la suma de los productos de la intensidad del campo magnético y la longitud de cada elemento. La fórmula del Teorema de Ampère relaciona el campo magnético con la corriente que lo produce.

Fórmula del Teorema de Ampère

(Insertar fórmula aquí)

Ley de Faraday

Inducción electromagnética: Michael Faraday explicó la inducción electromagnética basándose en sus famosas líneas de campo. La causa de la corriente eléctrica inducida reside en la variación del número de líneas de campo magnético que atraviesan una bobina. Una corriente eléctrica se establece cuando existe una diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor.

Generadores y Fuerza Electromotriz

El dispositivo capaz de generar esa diferencia de potencial y establecer una corriente eléctrica se denomina generador. La diferencia de potencial entre sus polos se llama fuerza electromotriz (FEM) y es la magnitud característica de un generador. Faraday observó que la desviación de la aguja de un galvanómetro era mayor cuanto más rápido era el movimiento relativo entre bobinas o imán y bobina.

Ley de Lenz

Conservación de la energía y oposición al cambio: La Ley de Lenz es un ejemplo del principio de acción-reacción, donde los sistemas tienden a mantener su estado de equilibrio original. El sistema reacciona oponiéndose al cambio. En el caso de la inducción electromagnética, al acercar un imán con su polo norte a una espira, el flujo del campo magnético entrante aumenta. Como consecuencia, la corriente inducida crea un campo magnético que se opone a este aumento de flujo. El sistema tiende a mantener constante el flujo magnético a través de la espira.

Intensidad de la corriente inducida

Esto explica por qué la corriente inducida es mayor cuando el campo opuesto originado por la corriente de la espira también es más intenso. Si alejamos el imán de la espira con el polo norte orientado hacia ella, la corriente inducida tendrá sentido contrario.

Unificación de Maxwell

Electromagnetismo: James Clerk Maxwell unificó las teorías de la electricidad y el magnetismo en lo que se denominó electromagnetismo. Lo hizo a través de cuatro ecuaciones que describen las relaciones causa-efecto entre los campos eléctricos y magnéticos, y las fuentes que los generan: cargas, corrientes eléctricas o variaciones temporales de uno u otro campo.

Ecuaciones de Maxwell

Las dos primeras ecuaciones describen las características de los campos eléctrico y magnético por separado. Las otras dos describen las relaciones de inducción entre ambos. Estas ecuaciones, junto con la ecuación de la fuerza de Lorentz, forman las cinco expresiones matemáticas que explican los fenómenos electromagnéticos.

Principio de Huygens

Propagación de ondas: Christiaan Huygens publicó su Tratado sobre la luz, donde expuso un modelo de propagación de ondas. Según este modelo, una onda se propaga en forma de frentes de onda, que son superficies que unen todos los puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante.

Puntos clave del Principio de Huygens

• Un foco emisor puntual emite ondas esféricas en un medio isótropo.
• Todo punto de un medio al que llega una perturbación se comporta como un foco emisor de ondas secundarias.
• La superficie tangente a todas las ondas secundarias en un instante dado constituye el siguiente frente de ondas.

Thomas Young y Augustin-Jean Fresnel

Interferencia y principio de superposición: Thomas Young y Augustin-Jean Fresnel introdujeron el principio de superposición o interferencia en la teoría ondulatoria. Young demostró la existencia de figuras de interferencia en la luz, y Fresnel logró explicar y demostrar con la teoría ondulatoria modificada de Huygens la propagación rectilínea de la luz.