James Clerk Maxwell agrupó dos pares de ecuaciones diferenciales de carácter vectorial que marcan un vínculo entre campo magnético, campo eléctrico, polarización magnética, polarización eléctrica y corriente eléctrica.
Ecuaciones de Maxwell es el nombre de un conjunto conformado por, en la actualidad, dos pares de ecuaciones que pueden ser formuladas ya sea de modo diferencial, de forma integral o de acuerdo a la propagación de la onda (mediante un medio material o por el vacío). Este grupo, que en algún momento de la historia estuvo más nutrido, se identifica con el apellido de James Clerk Maxwell, un científico y matemático de origen escocés que consiguió plasmar en escasas ecuaciones mucho tiempo de trabajo y de resultados de carácter experimental.
A través de estas igualdades matemáticas, según se desprende de la práctica, se resume, describe y explica el electromagnetismo. Gracias a la labor de Maxwell se unificaron distintos postulados relacionados al campo magnético, al campo eléctrico y a la corriente aplicada sobre conductores a fin de brindar una sólida definición en cuanto al campo electromagnético. Con este logro, el experto ayudó a esclarecer varios fenómenos y a darle entidad a las ondas electromagnéticas.
Cabe resaltar que las contribuciones del autor de «A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field» fueron mejoradas por Willard Gibbs y Oliver Heaviside, quienes agruparon y reformularon las antiguas ecuaciones dándoles una notación vectorial que perdura hasta el día de hoy.
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ResumenDescripción de las ecuaciones de Maxwell
A continuación ofreceremos una enumeración y descripción de las ecuaciones de Maxwell con la intención de sumar precisiones sobre cada una.
Una de ellas recibe el nombre de Ley de Gauss para la electricidad. Este principio hace foco en el vínculo que se establece entre una carga neta que queda confinada en una superficie cerrada y el flujo del campo eléctrico detectado en ella. De acuerdo a este razonamiento, hay una igualdad entre dicho flujo del campo eléctrico y el cociente que resulta de la suma de cargas existentes dentro de la superficie y la llamada permitividad eléctrica exhibida en el vacío.
Se contempla, asimismo, a la Ley de Gauss para el magnetismo. Aquí se señala la importancia de que un campo magnético posea una línea de flujo (o de fuerza) cerrada. Para arribar a esa conclusión se determinó, de modo experimental, que a diferencia de un campo eléctrico, el campo magnético no se inicia y finaliza con cargas distintas. Por lo tanto, hay cero divergencia y se certifica que no hay monopolos magnéticos.
También figura en este conjunto la Ley de Faraday de la inducción electromagnética. En este contenido se conectan tanto el campo magnético como el eléctrico y queda en evidencia que, al modificar el flujo magnético que traspasa una determinada superficie, se genera un voltaje. Es útil a la hora de entender de qué manera funciona un generador o un motor eléctrico.
Por último hay que dirigir la atención a la Ley de Ampère-Maxwell, inicialmente planteada en torno a una corriente eléctrica que no exhibe variaciones a lo largo del tiempo y a un campo magnético de esencia inmóvil. Maxwell se encargó de hacer una corrección sobre esta ecuación con la intención de adecuarla a un campo no estacionario. Más tarde, Heinrich Rudolf Hertz consiguió hacer una comprobación experimental de este planteo.
El científico de origen británico Michael Faraday descubrió, por ejemplo, la inducción electromagnética y de sus contribuciones al respecto nació la llamada Ley de Faraday.
Constantes fundamentales
Para trabajar y aplicar las ecuaciones de Maxwell es necesario tener en cuenta a las constantes fundamentales que se relacionan con ellas.
Una se conoce como constante de permeabilidad (mu), catalogada de igual modo como permeabilidad del espacio libre o constante magnética. Ella da cuenta de la proporcionalidad que involucra, en el marco de la formación de un campo magnético en un entorno de clásico vacío, a la fuerza magnetizante y a la inducción magnética.
Otra es la constante de permitividad (épsilon) o permitividad del vacío. Se trata de una constante física de perfil ideal que se aprovecha para medir la densidad adquirida por un campo eléctrico que se constituye en el vacío como reacción a la existencia de una carga eléctrica. En ella, dice la teoría, se vinculan unidades propias de una carga eléctrica con variables como la fuerza o la longitud.
Gracias a las ecuaciones de Maxwell es posible determinar cómo se propaga una señal WiFi y obtener precisiones sobre la velocidad de la luz, por ejemplo.
Causas y efectos de las ecuaciones de Maxwell
Como causas y efectos de las ecuaciones de Maxwell es posible mencionar al principio de conservación de la carga como una consecuencia de raíz física. De este postulado se desprende que la carga eléctrica puede ser transferida, pero no destruida ni creada.
Saber de ellas y descubrir sus alcances es interesante y útil ya que tienen aplicaciones en la tecnología destinada al ámbito de la medicina, así como también se saca provecho de ellas en las áreas de la comunicación tradicional, las telecomunicaciones y la informática. Al investigar en profundidad su utilidad salen a la luz la propagación en una fibra óptica y la llegada de la señal WiFi, por ejemplo.
Tampoco hay que dejar de resaltar que las ecuaciones de Maxwell, junto a la fuerza de Lorentz, constituyen la base de la versión más clásica de la teoría electromagnética.
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