Electromagnetismo
Todos los fenómenos físicos de la Naturaleza se explican mediante cuatro fuerzas de interacción: dos fuerzas nucleares-fuerte y débil- que actúan a nivel del núcleo atómico. La fuerza de gravitación fundamental está presente en todo el Universo. Como también lo está la cuarta fuerza fundamental, la electromagnética, que une los átomos de toda materia.
Son fuerzas que actúan en el escenario de la Física. La fuerza gravitacional entre dos masas, la fuerza eléctrica entre dos cargas, y la fuerza magnética entre dos polos, todas ellas tienen básicamente la misma formulación matemática. Los manuscritos de Newton sugerían la existencia de conexiones entre la electricidad y el magnetismo. Por una corazonada científica, Maxwell vio la materia bajo una perspectiva totalmente innovadora.
Cómo avanza la técnica? A través de penosas pruebas y errores, nos muestra una recreación dramática del clásico experimento de la gota de aceite de Millikan. Suponiendo la fuerza eléctrica en una gotita cargada y la viscosidad, se midió la carga de un electrón aislado.
Los antiguos griegos ya sabían que el ámbar frotado con lana adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Creamos electricidad estática, cuando frotamos un bolígrafo con nuestra ropa y este atrae pequeños trozos de papel. Para explicar como se origina, consideramos que la materia está hecha de átomos y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra, tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.
Para entender la naturaleza de la materia, hay que entender primero la electricidad, y para entender la naturaleza de la electricidad primero hay que entender la materia. Los electricistas del siglo XVIII no entendían ni lo uno ni lo otro, pero sabían lo que despertaba el interés del público y cómo montar un espectáculo electrizante. La "ley de Coulomb" y los principios de la electricidad estática.
Benjamín Franklin, científico estadounidense del siglo XVIII, que luego se dedicó a la política, fue el primero en proponer la "botella de Leyden". Bautizó con nombres de negativa y positiva a la carga eléctrica, e inventó el condensador de placas paralelas.
En un mundo de cargas y corrientes eléctricas, campos, fuerzas y voltajes eléctricos, ¿qué pasa en realidad? ¿Cuando resulta la electricidad peligrosa, inofensiva, espectacular o útil?
La electricidad pasó de ser una mera curiosidad a constituir una preocupación fundamental de la ciencia y de la tecnología en el siglo XIX, cuando Alejandro Volta inventó la pila eléctrica. Las pilas utilizan como fuente las propiedades internas de diferentes metales para producir energía eléctrica.
El diseño y análisis del flujo de corrientes en circuitos serie y en paralelo, con resistencias y condensadores no depende sólo de las célebres "Leyes de Ohm y Kirchhoff", sino también de la menos conocida obra de Charles Wheatstone.
William Gilbert, médico personal por designación de la reina Isabel I de Inglaterra, descubrió que la Tierra se comporta como un imán gigante. El magnetismo como fenómeno natural, el comportamiento de los materiales magnéticos, y el movimiento de las partículas cargadas en un campo magnético.
Se puede pensar que todo campo magnético es producido por una corriente eléctrica. La relación entre una intensidad de corriente y el campo magnético que produce es, desde el punto de vista geométrico, muy particular y tiene cierta dificultad su asimilación. La "Ley de Biot y Sarvart", la fuerza entre corrientes eléctricas y la "Ley de Ampère".
El descubrimiento de la inducción electromagnética, de Miguel Faraday y Joseph Henry, en 1831, fue uno de los más importantes hallazgos del siglo XIX, no sólo desde el punto de vista científico, sino también desde el tecnológico, porque es el medio por el cual se genera actualmente casi toda la energía eléctrica.
La inducción electromagnética hace que generar corriente alterna sea algo fácil y natural. El uso de transformadores hace posible distribuir la corriente alterna a largas distancias. Los circuitos de corriente alterna obedecen a una ecuación diferencial idéntica a la resonancia de un oscilador armónico.
James Clerk Maxwell descubre la "corriente de desplazamiento", que era justo lo que se necesitaba para producir ondas electromagnéticas llamadas (entre otras cosas) luz.