Faraday, Coulomb, Ampere y Maxwell.
Michael
Faraday
Probablemente todos conozcamos a Michael Faraday (22 de septiembre de 1791 – 25 de
agosto de 1867) por su descubrimiento de la inducción electromagnética, sus
aportaciones en electrotecnia y electroquímica, o por ser el responsable de la
introducción del concepto de campo para describir las interacciones
electromagnéticas. Sin embargo, quizás no es tan conocido el que Faraday
realizó contribuciones fundamentales a la teoría electromagnética de la luz.
En 1845, justo hace ahora 170 años, Faraday descubrió que un
campo magnético influye sobre un haz de luz polarizada, fenómeno conocido como efecto Faraday o efecto magneto-óptico. En concreto, encontró que el plano de vibración
de la luz polarizada linealmente que incide en un trozo de cristal giraba
cuando se aplicaba un campo magnético en la dirección de propagación. Se trata
de una de las primeras indicaciones de la interrelación entre el electromagnetismo y la
luz. Al año siguiente, en el mes de mayo de 1846, Faraday
publica el artículo Thoughts on Ray Vibrations (Consideraciones sobre las vibraciones de los rayos),
una profética publicación en la que especulaba que la luz es un tipo de vibración de las
líneas de fuerza eléctricas y magnéticas.
Faraday es un caso realmente atípico en la historia de la
física: su formación era muy elemental; sin embargo, las leyes de la
electricidad y el magnetismo deben mucho más a los descubrimientos
experimentales de Faraday, que a los de cualquier otra persona. Él descubrió la inducción electromagnética, la cual le llevó a la invención de la dinamo,
precursora del generador eléctrico; explicó la electrolisis en términos de
fuerzas eléctricas e introdujo conceptos como campo y líneas
de fuerza, fundamentales en la comprensión de las interacciones
eléctricas y magnéticas, y piezas básicas en el desarrolló posterior de la
física.
Faraday realizó su primer descubrimiento sobre
electromagnetismo en 1821. Al repetir el experimento de Oersted con una aguja imantada en diversos puntos
alrededor de un hilo con corriente, dedujo que el hilo estaba rodeado por una
serie infinita de líneas
de fuerza circulares y concéntricas. El conjunto de estas líneas
de fuerza es el
campo magnético de la corriente, término también introducido por Faraday. Partió de los
trabajos de Oersted y Ampère sobre las propiedades magnéticas de las
corrientes eléctricas, y en 1831 consiguió producir una corriente eléctrica a
partir de una acción magnética, fenómeno conocido como inducción electromagnética. Comprobó que cuando se hacía pasar una corriente
eléctrica por una bobina, se generaba otra corriente de muy corta duración en
otra bobina cercana. El descubrimiento de la inducción electromagnética en 1831 marcó un hito decisivo en el progreso no sólo
de la ciencia sino de la sociedad, y se utiliza hoy en día con el fin de generar
electricidad a gran escala en las centrales eléctricas. Este fenómeno nos
revela además algo nuevo sobre los campos eléctricos y magnéticos. A diferencia
de los campos electrostáticos creados por cargas eléctricas en reposo cuya
circulación a lo largo de una línea cerrada es nula (campo conservativo), los
campos eléctricos creados por campos magnéticos tienen una circulación a lo
largo de una línea cerrada distinta de cero. Dicha circulación, que corresponde
a la fuerza electromotriz inducida, es igual al ritmo de cambio del flujo del campo
magnético que atraviesa la superficie delimitada por dicha línea cerrada (ley de Faraday). Faraday inventó el primer motor eléctrico, el primer
transformador, el primer generador eléctrico y la primera dinamo, por lo que
Faraday puede ser llamado, sin genero de dudas, el padre de la ingeniería eléctrica.
Charles Coulomb
André-Marie Ampère
(Lyon, 1775 - Marsella, 1836) Físico francés. Fundador de la actual disciplina de la física conocida como electromagnetismo, ya en su más pronta juventud destacó como prodigio; a los doce años estaba familiarizado, de forma autodidacta, con todas las matemáticas conocidas en su tiempo.
El talento de Ampère no residió tanto en su capacidad como experimentador metódico como en sus brillantes momentos de inspiración: en 1820, el físico danés Hans Christian Oersted experimentó las desviaciones en la orientación que sufre una aguja imantada cercana a un conductor de corriente eléctrica, hecho que de modo inmediato sugirió la interacción entre electricidad y magnetismo; en sólo una semana, Ampère fue capaz de elaborar una amplia base teórica para explicar este nuevo fenómeno.
Esta línea de trabajo le llevó a formular una ley empírica del electromagnetismo, conocida como ley de Ampère (1825), que describe matemáticamente la fuerza magnética existente entre dos corrientes eléctricas. Algunas de sus investigaciones más importantes quedaron recogidas en su Colección de observaciones sobre electrodinámica (1822) y su Teoría de los fenómenos electromagnéticos (1826).
Su desarrollo matemático de la teoría electromagnética no sólo sirvió para explicar hechos conocidos con anterioridad, sino también para predecir nuevos fenómenos todavía no descritos en aquella época. No sólo teorizó sobre los efectos macroscópicos del electromagnetismo, sino que además intentó construir un modelo microscópico que explicara toda la fenomenología electromagnética, basándose en la teoría de que el magnetismo es debido al movimiento de cargas en la materia (adelantándose mucho a la posterior teoría electrónica de la materia).
Ampère fue asimismo el primer científico que sugirió cómo medir la corriente: mediante la determinación de la desviación sufrida por un imán al paso de una corriente eléctrica (anticipándose de este modo al galvanómetro). Su vida, influida por la ejecución de su padre en la guillotina el año 1793 y por la muerte de su primera esposa en 1803, estuvo teñida de constantes altibajos, con momentos de entusiasmo y períodos de desasosiego. En su honor, la unidad de intensidad de corriente en el Sistema Internacional de Unidades lleva su nombre.
James Clerk Maxwell
(Edimburgo, 1831 - Glenlair, Reino Unido, 1879) Físico británico. Nació en el seno de una familia escocesa de la clase media, hijo único de un abogado de Edimburgo. Tras la temprana muerte de su madre a causa de un cáncer abdominal -la misma dolencia que pondría fin a su vida-, recibió la educación básica en la Edimburg Academy, bajo la tutela de su tía Jane Cay.
En 1871 fue nombrado director del Cavendish Laboratory. Publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del electromagnetismo, y desarrolló una destacable labor tanto teórica como experimental en termodinámica; las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones termodinámicas, denominadas relaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad.
Sin embargo, son sus aportaciones al campo del elecromagnetismo las que lo sitúan entre los grandes científicos de la historia. En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday.
Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.
Aplicó el análisis estadístico a la interpretación de la teoría cinética de los gases, con la denominada función de distribución de Maxwell-Boltzmann, que establece la probabilidad de hallar una partícula con una determinada velocidad en un gas ideal diluido y no sometido a campos de fuerza externos. Justificó las hipótesis de Avogadro y de Ampère; demostró la relación directa entre la viscosidad de un gas y su temperatura absoluta, y enunció la ley de equipartición de la energía. Descubrió la birrefringencia temporal de los cuerpos elásticos translúcidos sometidos a tensiones mecánicas y elaboró una teoría satisfactoria sobre la percepción cromática, desarrollando los fundamentos de la fotografía tricolor.
La influencia de las ideas de Maxwell va más allá, si cabe, de lo especificado, ya que en ellas se basan muchas de las argumentaciones tanto de la teoría de la relatividad de Einstein como de la moderna mecánica cuántica del siglo XX.
Fuentes:
https://www.biografiasyvidas.com/biografia/m/maxwell.htm
https://www.biografiasyvidas.com/biografia/a/ampere.htm
https://forohistorico.coit.es/index.php/personajes/personajes-internacionales/item/coulomb-charles-augustin
https://www.biografiasyvidas.com/biografia/c/coulomb.htm
Comentarios
Publicar un comentario