Historia y Conceptos Fundamentales de Electroestática y Magnetismo

Electroestática: Orígenes y Desarrollo Histórico

La historia de la electroestática se remonta a la antigüedad:

• Tales de Mileto

  Observó que un trozo de ámbar frotado atrae cuerpos livianos. Llamó al ámbar "electrón", de ahí que los cuerpos que atraían objetos fueran considerados "electrizados".

• Teofrasto

  Mencionó la piedra liguriona, que atraía cereales secos y limaduras de hierro y cobre.

• Plinio

  Describió cómo el lignito, al ser calentado al sol o frotado, atraía hojas de papiro. En aquella época, se pensaba que los objetos poseían un "alma" que se manifestaba a través de fenómenos eléctricos.

• Gilbert

  Considerado el fundador de la electroestática como disciplina científica.

• Wallis

  Ofreció una explicación para el trueno y el relámpago.

• Hitos Clave

  • 1729: Se descubre que la electricidad se propaga por conductores.
  • Du Fay: Identificó dos tipos de fuerzas eléctricas: repulsivas y atractivas.
  • Franklin: Denominó a las cargas "resinosa" y "vítrea" como negativa y positiva, respectivamente.

• Leyes Fundamentales

  • Ley de Interacción: Cargas de igual signo se repelen y de diferente signo se atraen.
  • Ley de Conservación de la Carga Eléctrica: La carga no se crea ni se destruye, solo se transfiere. Si se frota un cuerpo y se carga, el otro cuerpo involucrado también se carga con la misma magnitud pero signo opuesto.

• Contribuciones Posteriores

  • Coulomb: Estableció que la fuerza eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre cargas (Ley de Coulomb).
  • Canton: Demostró que un mismo cuerpo puede cargarse positiva o negativamente dependiendo del material con el que se frote y de las características de su superficie (si está pulida, por ejemplo).
  • Aepinus: Estudió la polarización eléctrica y la inducción.
  • Volta: Investigó la electricidad química e inventó la pila voltaica.
  • Faraday: Desarrolló el concepto de líneas de fuerza y estudió la relación entre carga inducida e inductora.
  • Clerk Maxwell: Estudió los dieléctricos y demostró la naturaleza electromagnética de las ondas luminosas, unificando electricidad, magnetismo y luz.

Magnetismo: Desde la Antigüedad hasta el Geomagnetismo

El magnetismo también tiene raíces antiguas:

• Orígenes Legendarios e Históricos

  • Magnesos: Se cuenta la leyenda de un pastor llamado Magnesos, a quien se le adhirieron piedras a los clavos de sus botas.
  • Magnesia: Ciudad conocida por sus grandes yacimientos de magnetita.
  • Platón: Mencionó que el hierro adquiere propiedades magnéticas tras permanecer en contacto con un imán durante un tiempo prolongado.
  • Tales de Mileto: Al igual que con el ámbar, creía que los imanes poseían "alma".

• Primeras Explicaciones

  • Empédocles: Explicó la atracción magnética como una influencia recíproca entre el imán y el hierro.
  • Lucrecio: Propuso que un imán poseía átomos que creaban un vacío en el cual precipitaban las partículas de hierro.
  • Medioevo: Se explicaba el magnetismo basándose en "antipatías" y "simpatías" entre materiales. De ahí que los chinos llamaran a la magnetita "la piedra amante" (en francés "aimant", derivando en "imán").

• La Magnetita

  Mineral compuesto por Fe₃O₄, considerado un imán natural. Sus propiedades incluyen:

  • Atrae ciertos metales.
  • Su fuerza de atracción magnética es mayor que la gravitatoria.
  • En un imán de barras, la fuerza se concentra en los extremos (polos).
  • Puede transmitir su capacidad de atracción a otros metales (como hierro o acero) mediante imantación.
  • Si se suspende de un hilo fino, se orienta siempre en dirección norte-sur.

• Temperatura de Curie

  Cuando se eleva la temperatura de materiales ferromagnéticos, sus propiedades magnéticas desaparecen al alcanzar la Temperatura de Curie, un valor específico para cada material.

• La Brújula y el Geomagnetismo

  • Los chinos fueron los inventores de la brújula. Inicialmente usada por viajeros terrestres, luego en la construcción (Feng Shui) y finalmente en la navegación marítima, donde los astros no siempre eran guías fiables. Esto llevó a la creación de mapas marítimos.
  • La orientación norte-sur de la aguja de la brújula indica la presencia de un campo magnético en la Tierra. Este fenómeno fue descubierto por Gilbert en 1600.
  • Es importante notar que el polo norte geográfico se corresponde aproximadamente con el polo sur magnético, y viceversa.
  • El Geomagnetismo es la disciplina que estudia el campo magnético de la Tierra.
  • Las líneas de campo magnético terrestre se pueden interpretar como si fueran producidas por un imán permanente situado en el centro de la Tierra, o como el efecto global de numerosas y pequeñas corrientes eléctricas circulando en su interior.