Ejemplos de Energía Electromagnética
Última modificación por: Redacción ejemplosde.com, año 2021
El término energía electromagnética se refiere a dos fenómenos que están profundamente vinculados y naturalmente presentes en nuestro universo:
- La energía que llevan las radiaciones que conforman el espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta los rayos Gamma.
- La energía que llevan las cargas eléctricas, pues al pasar por un conductor, además de existir como parte de una corriente, crean un campo magnético; y también todos los equipos que funcionen con electricidad y magnetismo.
Generación de ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se generan por vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y no necesitan un medio material de propagación, es decir, pueden viajar por el vacío. El campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí, y a su vez ambos son perpendiculares a la dirección de propagación. La velocidad a la que viajan es la de la luz: C = 3*108 m/s.
El concepto de las ondas electromagnéticas tiene su origen en el hecho de que toda carga eléctrica acelerada emite una energía en forma de radiación electromagnética. Para producir estas ondas, se puede preparar un circuito oscilante formado por una bobina y un condensador. Lo que pasa en el circuito es un intercambio de energía entre el condensador y la bobina.
El condensador inicia abastecido con una carga (desde una fuente, como una batería). En el momento de iniciarse la corriente, la energía es máxima en el condensador y no hay nada en la bobina. El condensador se irá descargando. Cuando esté totalmente descargado, la energía ha quedado almacenada en la bobina y desaparece el campo eléctrico entre las placas del condensador.
Mientras ha circulado la corriente en la bobina, se ha producido un campo magnético. Y en el instante en que el condensador se ha descargado cesa la corriente, desapareciendo el campo magnético. Esta desaparición origina una corriente en sentido contrario que carga de nuevo al condensador, volviendo a las condiciones iniciales. Y el proceso se repite. Al tiempo que tarda el ciclo en realizarse se le llama periodo del circuito.
En este circuito, la energía electromagnética queda almacenada sin irradiarse al exterior. Esta irradiación se consigue separando poco a poco las armaduras del condensador. Al tener la máxima separación posible, la energía se irradia en forma de ondas esféricas doblemente transversales.
Energía en las ondas electromagnéticas
Hay cuatro eventos fundamentales que sirvieron de base en 1864 al físico escocés James Clerk Maxwell, para empezar la síntesis de los fenómenos eléctricos y de los fenómenos magnéticos conocidos en su tiempo, y su explicación dentro de una amplia teoría conocida como Teoría del electromagnetismo.
Dichos eventos son los siguientes:
- El físico Oersted había demostrado en 1820 la existencia de efectos magnéticos debidos a corrientes eléctricas.
- Los descubrimientos de Faraday en 1831 habían puesto de manifiesto que los campos magnéticos que variaban con el tiempo dan lugar a un movimiento de cargas eléctricas en los conductores.
- La explicación de Faraday de estos fenómenos llamados de inducción había introducido por primera vez en la historia de la física la noción de campo magnético representado por un conjunto de líneas de fuerza.
- En 1785, Charles Coulomb había descrito en forma de ley el modo en que las cargas eléctricas se atraen entre sí.
Maxwell empezó dando forma de ecuaciones a las observaciones de Faraday y a su noción del campo magnético. En 1864, publicó un artículo titulado “Teoría Dinámica del Campo Electromagnético”, en el que presentó las célebres ecuaciones que unificaban los campos eléctricos y magnéticos, y demostró que estas ecuaciones predecían la existencia de ondas de los campos eléctrico y magnético: ondas electromagnéticas.
Maxwell identificó estas ondas electromagnéticas con la luz y, por tanto, sus ecuaciones no sólo unificaban los campos eléctricos y magnéticos, sino también los fenómenos ópticos. Al día de hoy, está establecido que la luz visible es, tal cual, un tipo de onda electromagnética. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, las microondas, los rayos X, etc.
Los descubrimientos de Maxwell tuvieron un impacto sin precedentes en toda la actividad humana. Si bien los mayores avances se dieron en el siglo XX y lo que va del XXI, Maxwell estuvo consciente de su importancia.
Escribió: “Estoy preparando un artículo con una teoría electromagnética de la luz, el cual mientras no me convenza de lo contrario, pienso que será un gran avance”.
Las relaciones matemáticas entre los campos eléctrico y magnético desarrollada por Maxwell proporcionan una base teórica sólida para el tratamiento de todos los fenómenos electromagnéticos.
Ejemplos de energía electromagnética
- Las ondas de radio, que se transmiten desde las torres de radio y se propagan por el aire hasta las antenas receptoras.
- Los hornos que operan haciendo incidir microondas sobre los alimentos, para que se eleve su temperatura.
- La radiación infrarroja, despedida por los objetos calientes y asociada con la energía térmica.
- La luz visible incide sobre los objetos y estos reflejan una porción de ella. Esta porción nos dice de que color son esos objetos.
- Los rayos ultravioleta son emitidos por el sol y llegan hasta el planeta Tierra. La atmósfera terrestre se encarga de filtrarlos con las moléculas de ozono que la componen.
- Los rayos X son utilizados en centros de salud, emitidos hacia el cuerpo de un paciente. Las ondas atraviesan la carne y generan una proyección de los huesos sobre una placa.
- Los rayos gamma se propagan por el universo, producto de las reacciones en cuerpos como las estrellas.
- Un motor de inducción de jaula de ardilla o SCIM (del inglés: Squirrel Cage Induction Motor) funciona con energía electromagnética.
- Un motor de inducción de rotor devanado o WRIM (del inglés: Wired Rotor Induction Motor) funciona con energía electromagnética.
- Cuando los rayos ultravioleta inciden por largo tiempo sobre la piel humana, surgen quemaduras que pueden derivar en cáncer de piel.
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