En la naturaleza, las fuerzas eléctricas se originan de dos formas. Primero está la atracción o la repulsión eléctricas entre las cargas eléctricas (+) y (-). Es posible definir una unidad de carga eléctrica como la carga que repele a otra carga similar a la distancia de, podemos decir, 1 metro con la fuerza de la unidad de fuerza utilizada (las fórmulas usuales lo definen con más precisión).

  Pero en segundo lugar están la atracción y la repulsión entre corrientes eléctricas paralelas. Por lo que podremos definir la unidad de corriente como la corriente que circulando por un hilo recto, atrae a una corriente similar que circule por un hilo paralelo separado 1 metro, con la fuerza de la unidad utilizada, en cada metro de la longitud de los hilos.

  Pero, ¡las corrientes y las cargas eléctricas están relacionadas!, por lo que así podremos basar la unidad de corriente en la unidad de carga, o sea, definirla como la corriente en la que en cada segundo pasa una unidad de carga por cualquier sección transversal del hilo. Esta segunda definición es muy diferente, y si se usan el metro y el segundo en todas las definiciones, la relación de las dos unidades de corriente será la velocidad de la luz, 300,000,000 metros por segundo.

  En los tiempos de Faraday ya se conocía cual era la velocidad de la luz, aunque sin la precisión actual. Fue deducida por vez primera por Ole (Olaus) Roemer, un astrónomo danés que trabajaba en París. Roemer intentaba predecir los eclipses de Io, la luna de Júpiter (mencionada posteriormente en una sección totalmente diferente) y encontró una diferencia entre los tiempos reales y los previstos, que crecían y disminuían de nuevo cuando la Tierra circunvalaba el Sol. Adivinó la razón correctamente: cuando la Tierra se movía en su órbita, su distancia a Júpiter también aumentaba y disminuía, y así la luz necesitaba un tiempo extra para cubrir esa distancia extra.

 Pero, ¿cuál era el significado de la relación entre la electricidad y la luz?

  ¿Recuerda la idea de Faraday, que evolucionó hacia el concepto de "campo magnético -- ese espacio en el que se pueden observar los cambios en las fuerzas magnéticas? Faraday también mostró que un campo magnético que cambia en el tiempo, como el producido por la corriente alterna (CA), podría conducir corrientes eléctricas, si los hilos de cobre estuvieran colocados de la forma adecuada. Esto era la "inducción magnética", el fenómeno en el que se basan los transformadores eléctricos.

    Por lo tanto, los campos magnéticos podían producir corrientes eléctricas y ya sabemos que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. ¿Sería quizá  posible que el espacio sustentara un movimiento ondulatorio alternante entre los dos? Del tipo de: 

    Añadiendo ese término (la "corriente de desplazamiento"), las ecuaciones de la electricidad y del magnetismo permitían que existiese una onda que se propagase a la velocidad de la luz. El dibujo inferior ilustra ese tipo de onda, verde en su parte magnética y azul en su parte eléctrica, añadido el término de Maxwell. La onda está dibujada propagándose a lo largo de un línea. Realmente llena el espacio, pero sería muy difícil dibujarla.
 
 

Onda Electromagnética (vea el texto arriba)

    Maxwell propuso que eso era luz. Hubo anteriores indicios --como se citó anteriormente, la velocidad de la luz apareció inesperadamente en las ecuaciones de la electricidad y del magnetismo-- y estudios posteriores lo confirmaron. Por ejemplo, si un haz de luz incide en la cara de un prisma de cristal, solo entra en él una parte, otra parte es reflejada. La teoría de Maxwell predijo correctamente las propiedades del haz reflejado.

 Después Heinrich Hertz, en Alemania, mostró que una corriente eléctrica saltando adelante y atrás en un hilo (actualmente se le podría llamar "antena") podía ser la fuente de esas ondas. (La corriente, de acuerdo con la ley de Ampere, también produce un campo magnético, pero este campo disminuye rápidamente con la distancia). Las chispas eléctricas producen ese tipo de corrientes cuando saltan entre dos puntos --a eso se debe el crepitar producido por los rayos en la radio AM-- y Hertz, en 1886, usó estas chispas para enviar una señal de radio a través de su laboratorio. Posteriormente el italiano Marconi, con detectores más sensibles, amplió el alcance de la recepción de la radio y en 1903 detectó en Cape Cod, Massachussets, señales procedentes de Europa .

  Se supone que la luz que produce el hilo caliente de una lámpara se emite debido a que el calor causa que los electrones se muevan rápidamente adelante y atrás, convirtiendo a cada uno en una antena. Sin embargo, cuando los físicos intentaron seguir esa idea, encontraron que las leyes conocidas de la naturaleza debían modificarse a la escala de los tamaños atómicos. Así fue como se originó la teoría cuántica.

  Poco a poco se descubrieron otras ondas electromagnéticas. La naturaleza de onda de la luz origina que los diferentes colores se reflejen de forma diferente por una superficie, generando finas rayas paralelas --a esto se debe el que un disco compacto láser (para uso musical o para ordenador) brille en todos los colores del arco iris. Las filas ordenadas de los átomos en un cristal también forman líneas paralelas pero mucho menos espaciadas y resultan tener el mismo efecto sobre los rayos X, mostrando que los rayos X, al igual que la luz, también son ondas electromagnéticas, pero con una longitud de onda mucho más corta. Se encontró posteriormente que los haces de electrones en un campo magnético, dentro de un tubo de vacío, podían hacerse inestables y emitir ondas más largas que la luz: el tubo magnetrón donde ocurría esto fue un dispositivo de radar de alto secreto durante la II Guerra Mundial e hizo posible posteriormente la fabricación del horno microondas.

  Las ondas electromagnéticas lideran la radio y la televisión y la enorme industria electrónica. Pero también se generan en el espacio -- por rayos de electrones inestables en la magnetosfera, así como en el Sol y en el universo remoto, informándonos sobre las partículas magnéticas del distante espacio o también tomándonos el pelo con misterios irresolutos. Sobre esto puede hallar más en la sección sobre las partículas de alta energía.

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Author and Curator:   Dr. David P. Stern
     Mail to Dr.Stern (English, please)   education("at" symbol)phy6.org

Co-author: Dr. Mauricio Peredo

Spanish translation by J. Méndez

Ultima actualización 10 de Noviembre de 2004, traducir 21 December 2000