Electromagnetismo
El electromagnetismo estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos como manifestaciones de una misma interacción fundamental, descrita por las ecuaciones de Maxwell.
El electromagnetismo es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos como manifestaciones de una misma interacción fundamental. Explica desde el funcionamiento de un motor o un transformador hasta la propagación de la luz y de las ondas de radio, y es una de las cuatro interacciones básicas de la naturaleza.
¿Qué es el electromagnetismo?
Durante siglos la electricidad y el magnetismo se consideraron fenómenos distintos. En 1820 Hans Christian Ørsted observó que una corriente eléctrica desvía la aguja de una brújula, y poco después Ampère y Faraday demostraron que corrientes y campos magnéticos se influyen mutuamente. En 1865 James Clerk Maxwell unificó todo en un conjunto de ecuaciones que predecían además la existencia de ondas electromagnéticas viajando a la velocidad de la luz, con lo que la luz quedó identificada como una onda electromagnética.
Conceptos fundamentales
- Carga eléctrica: propiedad de la materia que origina las interacciones electromagnéticas. Se mide en culombios (C) y puede ser positiva o negativa.
- Campo eléctrico (E): región del espacio donde una carga experimenta fuerza. Se mide en N/C o V/m.
- Campo magnético (B): lo generan las cargas en movimiento y los imanes. Su unidad es el tesla (T).
- Flujo magnético (Φ): medida del campo que atraviesa una superficie; se mide en weber (Wb).
- Onda electromagnética: oscilación acoplada de E y B que se propaga incluso en el vacío.
Ecuaciones de Maxwell
Las cuatro ecuaciones de Maxwell resumen todo el electromagnetismo clásico:
| Ley | Qué expresa |
|---|---|
| Ley de Gauss eléctrica | Las cargas eléctricas son fuentes del campo eléctrico. |
| Ley de Gauss magnética | No existen monopolos magnéticos: las líneas de B son cerradas. |
| Ley de Faraday | Un campo magnético variable genera un campo eléctrico. |
| Ley de Ampère-Maxwell | Las corrientes y los campos eléctricos variables generan campo magnético. |
De ellas se deduce que las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a una velocidad que depende de dos constantes:
Conviene recordar la inducción de la ley de Faraday, que se expresa como:
y la fuerza de Lorentz sobre una carga q que se mueve con velocidad v en campos E y B:
Magnitudes y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Carga eléctrica | q | culombio (C) |
| Intensidad de corriente | I | amperio (A) |
| Diferencia de potencial | V | voltio (V) |
| Campo eléctrico | E | V/m |
| Campo magnético | B | tesla (T) |
| Flujo magnético | Φ | weber (Wb) |
El espectro electromagnético
Las ondas electromagnéticas se clasifican por su frecuencia o longitud de onda en el espectro electromagnético: ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Todas viajan a c en el vacío y se diferencian en la energía de sus fotones.
Aplicaciones
- Generación y transporte de energía: alternadores, transformadores y líneas de alta tensión se basan en la inducción electromagnética.
- Motores eléctricos: utilizan la fuerza de un campo magnético sobre una corriente.
- Telecomunicaciones: radio, televisión, wifi, telefonía móvil y fibra óptica emplean ondas electromagnéticas.
- Medicina: resonancia magnética, radiografías y radioterapia.
- Electrónica: circuitos, sensores y almacenamiento magnético de datos.
Ejercicios resueltos
1. Una carga de 2 μC se mueve a 3 × 10⁵ m/s perpendicularmente a un campo magnético de 0,5 T. ¿Qué fuerza magnética recibe?
F = q·v·B·sen 90° = 2 × 10⁻⁶ · 3 × 10⁵ · 0,5 = 0,3 N.
2. Una bobina de 100 espiras es atravesada por un flujo que baja de 0,02 Wb a 0 en 0,1 s. ¿Qué fuerza electromotriz se induce?
|ε| = N·|ΔΦ|/Δt = 100 · 0,02 / 0,1 = 20 V.
3. Una emisora de radio FM emite a 100 MHz. ¿Cuál es la longitud de onda de su señal?
λ = c/f = 3 × 10⁸ / 1 × 10⁸ = 3 m.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se dice que electricidad y magnetismo son una sola cosa?
Porque un campo eléctrico variable crea un campo magnético y viceversa. Lo que un observador ve como campo eléctrico puede verse en parte como magnético desde otro sistema de referencia; la relatividad especial confirma que son dos aspectos de un único campo electromagnético.
¿Quién descubrió el electromagnetismo?
Fue un proceso colectivo: Ørsted halló en 1820 el efecto magnético de la corriente, Ampère formuló su descripción matemática, Faraday descubrió la inducción en 1831 y Maxwell lo unificó teóricamente en 1865.
¿Qué es una onda electromagnética?
Es una perturbación formada por un campo eléctrico y otro magnético que oscilan perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación. No necesita medio material y en el vacío viaja a unos 300 000 km/s.
¿Cuál es la diferencia entre campo eléctrico y magnético?
El campo eléctrico actúa sobre cualquier carga, esté quieta o en movimiento. El magnético solo ejerce fuerza sobre cargas en movimiento y lo producen cargas en movimiento o imanes.
Referencias
- Feynman, R. P., Leighton, R. B. y Sands, M. Física. Volumen II: Electromagnetismo y materia. Addison-Wesley.
- Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics. Cambridge University Press.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Electromagnetismo». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/electromagnetismo/
