James Clerk Maxwell Físico escoces que estudio la Teoría Teoría Electromagnético Clásica
La Teoría Electromagnética de Maxwell. Maxw Maxwel elll esta establ blec eció ió una una sínt síntes esis is de todo todoss los los desc descub ubri rimi mien ento toss ante anteri rior ores es:: los los de Oersted, Ampere Ampere,, auss auss,, !arada !arada"", entre entre otros# otros# uni$ic uni$icand ando o los $enóm $enómeno enoss eléctr eléctrico icos, s, magn ma gnét étic icos os " lumi lumino noso sos. s. %us %us
resu result ltad ados os se resu resume men n en cuatro cuatro ecuaci ecuacione oness tan
$undamentales $undamentales para la $ísica como lo son las le"es de &ewton &ewton.. •
Primera Primera Ecuación: Ecuación: Las cargas eléctricas generan campos eléctricos cuyos líneas
de fuerza tienen comienzo y fin. 'Le" de auss auss,, explica la relación entre el $lu(o del
campo eléctrico " una super$icie cerrada.) La le" dice *ue el $lu(o eléctrico a tra+és de una super$icie cerrada es proporcional a la densidad carga *ue a" en el interior de la super$ic super$icie. ie. En Electrost Electrost-tica -tica,, puede puede interpre interpretarse tarse entendiendo entendiendo el $lu(o $lu(o como una medida del nmero de líneas de campo *ue atra+iesan la super$icie en cuestión. /ara una carga puntual, si este nmero es constante la carga est- contenida en la super$icie " si es nulo est- $uera de la super$icie. •
Segunda Ecuación: No es posible aislar los polos magnéticos debido a que las
auss para para el líneas de campo son cerradas sobre sí mismas, sin inicio ni fin. 'Le" de auss campo magnético, es e*ui+alente a a$irmar *ue le monopolo magnético no existe). Esta le" indica *ue las líneas de los campos magnéticos deben ser cerrados. Los campos magné magnétic ticos, os, a di$ere di$erenc ncia ia de los eléctr eléctrico icos, s, no comie comien0a n0an n " termin terminan an en cargas cargas di$erentes, esto expresa la no existencia del monopolo magnético. %i en algn momento se demuestra *ue la di$erencia es distinta a cero, se demostrar- la existencia de monopolos magnéticos. •
Tercera Tercera Ecuación: Un campo campo magné magnétic tico o variab variable le induce induce un campo campo eléctr eléctrico ico
variable. 'Expre 'Expresa sa en términ términos os de campos campos magnét magnético icoss " corrie corriente ntess eléctr eléctrica icass el
desc descub ubri rimi mien ento to de Oers Oerste ted, d, Le" Le" de Ampere genera generali0 li0ada ada)) En el caso caso espec especí$i í$ico co
estacionario esta relación corresponde a la Le" de Ampere. /ara campos no estacionarios, los *ue +arían con el tiempo# Maxwell re$ormuló esta le" a1adiéndole el ltimo término, con$irmando *ue un campo eléctrico *ue +aría con el tiempo produce un campo magnético. •
Cuarta Ecuación: Un campo magnético puede ser producido por una corriente
eléctrica o por un campo eléctrico variable. 'Aportación de !arada") Establece *ue el
+olta(e inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapide0 con *ue cambia en el tiempo el $lu(o magnético *ue atra+iesa una super$icie cual*uiera con el circuito como borde. Adem-s, demuestra *ue un +olta(e puede ser generado +ariando el $lu(o magnético *ue atra+iesa una super$icie dada. •
Las Ecuaciones de Maxwell demostraron *ue la electricidad, el magnetismo " asta la lu0 son mani$estaciones del mismo $enómeno. &ació, el concepto de onda electromagnética.
•
La Teoría de Maxwell planteaba en sus postulados la existencia de un campo electromagnético, $ormado por campos eléctricos " magnéticos, *ue se propagan por el espacio. Entre sus planteamientos destacan:
•
Existen ondas electromagnéticas *ue se caracteri0an por propagarse a la +elocidad de la lu0.
•
Las ondas electromagnéticas son emitidas por cargas eléctricas aceleradas.
CAÑÓN DE GAUSS El acelerador electromagnético , cañón de Gauss o rifle de Gauss es un dispositi+o electromagnético *ue utili0a una sucesión de electroimanes para acelerar un pro"ectil met-lico. A di$erencia del railgun, el pro"ectil nunca entra en contacto con la corriente eléctrica ni con ninguna otra parte del dispositi+o disparador. %u aplicación dentro de la ciencia $icción a sido bastante popular, bien como método de acelerar " transportar cargas 'tren de le+itación magnética, catapulta electromagnética), bien como arma. 2ristian 3ir4eland patentó un acelerador magnético en 5677, por lo *ue se le considera el in+entor o$icioso. %in embargo, 8on Munro describió el dispositi+o tres a1os antes en su no+ela A Trip to enus.
Funcionamiento: El ri$le de auss consta de tres partes b-sicas: un ca1ón por el cual se despla0a el pro"ectil mientras es acelerado, una sucesión de electroimanes alrededor del ca1ón *ue se +an encendiendo " apagando para atraer el pro"ectil, " el propio pro"ectil met-lico.
Los electroimanes pueden ser solenoides enrollados alrededor del ca1ón. 9uando se ace pasar una $uerte corriente magnética por la bobina, se crea un gran campo magnético *ue atrae al pro"ectil asta el centro de la bobina. 9uando se acerca a este punto, debe cesar la corriente por la primera bobina para *ue el pro"ectil pueda ser atraído por la siguiente. %ucesi+amente, se +an encendiendo los electroimanes por delante del pro"ectil " apag-ndose cuando llega a su altura, de $orma *ue siempre sea impulsado acia delante cada +e0 m-s r-pido. En esencia, este es también el $uncionamiento del tren de le+itación magnética.
ificultades: Los electroimanes no alcan0an la m-xima potencia de $orma instant-nea ni, al cesar la corriente eléctrica, desaparece simult-neamente el campo. /or eso, el rendimiento energético de éste arma puede ser mu" de$iciente " así, a pesar de *ue s us principios eran conocidos ace m-s de un siglo, no se a podido desarrollar modelos pr-cticos asta la actualidad. /ara optimi0ar su $uncionamiento los tiempos de encendido " apagado deben estar per$ectamente cronometrados, por lo *ue se ace necesario un cronómetro electrónico *ue se encargue de ello. Adem-s, el uso de altas corrientes calienta los solenoides, lo *ue deri+a en dos problemas. El propio calentamiento de los electroimanes, *ue puede ser per(udicial# " la pérdida de energía en $orma de calor.
!enta"as: na de las m-s importantes +enta(as de esta arma es *ue al no estar su(eta a una descarga instant-nea de energía, como el railgun, la longitud del ca1ón puede ser enormemente larga 'en realidad, tan larga como se *uiera), lo *ue permite seguir acelerando el pro"ectil por muco tiempo. En el caso de los trenes de le+itación magnética, se pueden adecuar las potencias de los electroimanes para conseguir una determinada +elocidad de transporte, sostenida de $orma permanente. na +enta(a importante sobre el railgun es *ue carece de partes mó+iles " se puede dise1ar de $orma tal *ue no exista ro0amiento entre el pro"ectil " el ca1ón. Esto ace *ue el arma tenga una ma"or +ida til.
