La electrodinámica es la disciplina que se dedica al estudio de los fenómenos generados por la electricidad en movimiento. Se centra en la interacción de campos magnéticos y eléctricos con cargas en movimiento. Exploraremos los fundamentos y leyes de la electrodinámica, así como algunos ejemplos para comprender mejor estos conceptos.
Fundamentos de la electrodinámica
Los fundamentos de la electrodinámica se basan en el movimiento de las cargas eléctricas en un material conductor, lo que da lugar a la corriente eléctrica. Para que haya corriente eléctrica, debe existir una diferencia de potencial entre dos puntos del conductor y una fuerza electromotriz que ponga en movimiento las cargas eléctricas.
Cargas eléctricas
En la electrodinámica, se considera que todos los cuerpos están formados por átomos o moléculas, que a su vez están compuestos por electrones, neutrones y protones. Los electrones tienen carga eléctrica negativa, los neutrones tienen carga neutra y los protones tienen carga positiva.
Corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo de cargas eléctricas a través de un conductor. Se mide en amperios (A) y se representa con la letra «I». La corriente eléctrica puede ser continua (DC) o alterna (AC), dependiendo de si el flujo de cargas es constante en una dirección o cambia periódicamente de dirección.
Ley de Ohm
La ley de Ohm establece que la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Se puede expresar matemáticamente como:
DifracciónI = V/R
Donde «I» es la corriente eléctrica, «V» es la diferencia de potencial y «R» es la resistencia.
Leyes de la electrodinámica
Ley de Ampère
La ley de Ampère establece que el campo magnético creado por una corriente eléctrica es proporcional a la corriente y al número de vueltas de un conductor. Esta ley se puede expresar matemáticamente como:
B = μ₀ * (I / 2πr)
Donde «B» es el campo magnético, «μ₀» es la permeabilidad magnética del vacío, «I» es la corriente eléctrica y «r» es la distancia desde el conductor.
CuantizaciónLey de Faraday
La ley de Faraday establece que un cambio en el flujo magnético a través de un circuito induce una fuerza electromotriz (FEM) en el circuito. Esta fuerza electromotriz es proporcional al cambio en el flujo magnético y se puede expresar matemáticamente como:
EMF = -dΦ/dt
Donde «EMF» es la fuerza electromotriz, «dΦ» es el cambio en el flujo magnético y «dt» es el cambio en el tiempo.
Ley de Gauss
La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica encerrada por esa superficie. Esta ley se puede expresar matemáticamente como:
Φ = ε₀ * q
CorrienteDonde «Φ» es el flujo eléctrico, «ε₀» es la permitividad eléctrica del vacío y «q» es la carga eléctrica.
Electrodinámica cuántica
La electrodinámica cuántica es una teoría que describe los fenómenos en los cuales las partículas cargadas interactúan a través de la fuerza electromagnética. Es una teoría precisa que permite hacer predicciones de magnitudes físicas con gran precisión.
Interacción de partículas cargadas y fotones
La electrodinámica cuántica describe la relación entre partículas cargadas y fotones. Se basa en la idea de que los fotones viajan por todos los caminos posibles permitidos por los sistemas ópticos o las aberturas, y solo se detecta el resultado una vez que todas las ondas se superponen en integrales de línea.
Probabilidades en la electrodinámica cuántica
Es importante destacar que los valores obtenidos mediante la electrodinámica cuántica no son concretos, sino que son probabilidades de lo que podría ocurrir en una determinada situación. Por lo tanto, los experimentos se basan en una gran cantidad de partículas dispersas según las estadísticas previas.
Conclusiones
Los fundamentos de la electrodinámica se basan en el movimiento de las cargas eléctricas en un material conductor, lo que da lugar a la corriente eléctrica. La electrodinámica también estudia la interacción de campos magnéticos y eléctricos con cargas en movimiento, la transmisión de ondas electromagnéticas y las fuerzas inducidas por campos magnéticos variables. La electrodinámica cuántica es una teoría precisa que describe la interacción de partículas cargadas y fotones, y resuelve problemas en la descripción de los campos y la creación y eliminación de partículas cuánticas.