FACULTAD
DE
INGENIERÍA
MECÁNICA
Y
ELECTRICA ESTUDIANTE: TENORIO VERGARAY, Romel. CURSO: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO DOCENTE: Lic. GUTIERREZ ATOCHE, Serafín
LEYES DE MAXWELL Las leyes de Maxwell son la descripción del campo electromagnético: el campo eléctrico, el campo magnético, su origen, comportamiento y relación entre ellos, incluyendo las ondas electromagnéticas como la luz. Básicamente, con estas ecuaciones es posible saber cómo va ser y cómo va a comportarse el campo electromagnético en una región determinada a partir de las cosas que hay allí. La contrapartida, es decir, qué le pasa a las cosas que hay allí a partir del campo electromagnético, está descrita por la fuerza de Lorentz, de la que hablaremos más adelante. El conjunto de estas ecuaciones describe cosas como la corriente eléctrica, los imanes, los rayos, la electricidad estática, la luz, las microondas, la radio, etc. Y son las siguientes:
PRIMERA LEY DE MAXWELL “Ley de Gauss para el Campo Eléctrico” La primera ley de Maxwell establece que la divergencia de un campo eléctrico Ē en un punto cualquiera debe ser igual a la densidad de carga en aquel punto dividida por la permitividad del medio material. En el caso del vacío es:
donde ρ es la densidad de carga y ε0 es la permitividad del vacío.
SEGUNDA LEY DE MAXWELL “Ley de Gauss para el Campo Magnético”
La segunda ley de Maxwell dice que la divergencia de un campo magnético Ḃ debe ser cero en cualquier punto:
TERCERA LEY DE MAXWELL “Ley de Inducción de Faraday” La tercera ley de Maxwell dice que el rotacional del campo eléctrico Ē en un punto cualquiera es igual al ritmo de variación (la derivada respecto al tiempo) del campo magnético Ḃ en aquel mismo punto, cambiado de signo:
CUARTA LEY DE MAXWELL “Ley de Ampere - Maxwell” La cuarta ecuación de Maxwell relaciona el rotacional del campo magnético Ḃ con la densidad de corriente eléctrica Ĵ y con la variación del campo eléctrico Ē mediante la condición siguiente:
Donde
0 y 0 son, respectivamente, la permitividad eléctrica y la permeabilidad
Magnética del medio material. APLICACIONES TECNOLOGICAS DE LAS LEYES DE MAXWEL Actualmente las aplicaciones electromagnéticas dominan toda la técnica moderna y la miniaturización y creciente velocidad de los circuitos electrónicos hacen cada vez más necesaria la modelación de estos fenómenos mediante la teoría de campos. Las ecuaciones de Maxwell pueden ser utilizadas para ondas de radio, microondas, la luz, rayos X o cualquier otro espectro electromagnético. Lamentablemente, este gran físico escocés no pudo llegar a ver el inicio de su propia predicción. En la década de los 60, ya había reunido casi todas las leyes
sobre electricidad y magnetismo. El trabajo completo, se conoce como Ecuaciones de Maxwell. Pueden ser aplicadas en cualquier lugar, añadiendo las propiedades electromagnéticas de los materiales. A día de hoy, estas cuatro ecuaciones son resultado de las leyes que Maxwell reunió de Coulomb, Ampere, Gauss y Faraday unificando los campos eléctrico y magnético. Las ecuaciones de Maxwell y la fuerza de Lorentz explican estos fenómenos. Las ecuaciones de Maxwell aseguran que el transmisor y el receptor de un teléfono móvil funcionan eficientemente, las ondas que llevan el mensaje son guiadas y recibidas prácticamente sin errores. Entre móviles, las ondas viajan a través del aire de la misma forma en que las ondas electromagnéticas en el espacio de la ciencia. La representación óptica de la pantalla de los móviles fue descubierta hace 150 por Maxwell, en uno de sus primeros descubrimientos, cómo vemos la luz de colores. Él desarrolló esto para explicar cómo se ven todos los colores en una placa usando solo el rojo, verde y azul y demostró esto en una audiencia en London's Royal Institution en 1861. Este descubrimiento de Maxwell ha sido adaptado para la nueva tecnología y está en todas partes, desde teléfonos móviles hasta cámaras digitales de fotos cuyas pantallas se ven en color.
Ondas Electromagnéticas: La existencia de ondas electromagnéticas fue predicha en la teoría electromagnética presentada en 1965 por el físico – matemático escocés James Clerk Maxwell, las ondas electromagnéticas están compuestas por energía en forma de oscilaciones de campo eléctrico y campo magnético que se propagan como lo predicen las ecuaciones de Maxwell, que determinan el campo electromagnético a partir de la distribución de fuentes. En el caso de las ondas electromagnéticas (como las ondas de radio), no hay necesidad de un medio material para que exista la propagación de la onda, al contrario, se propagan a mayor velocidad en el vacío. Y la importancia de las ondas electromagnéticas radica en su aplicación en la tecnología en la actualidad, en especial en la rama de la medicina pues puede ser utilizada mediante los rayos Gamma para el tratamiento médico (en especial para los tumores), también se observa en los rayos x, ultravioletas e infrarrojos; también se suele observar la
presencia de las ondas electromagnéticas en artefactos electrodomésticos como el microondas, etc. A todo este conjunto de frecuencias cubierto por ondas electromagnéticas se le denomina Espectro de las Ondas Electromagnéticas.
