INTRODUCCIÓN


La interacción electromagnética determina todas las propiedades de la materia a nivel atómico y molecular, por lo que la biotecnología exige un análisis claro de algunos conceptos eléctricos y magnéticos. Se describirá la interacción entre cargas eléctricas en el vacio y el comportamiento de los conductores en equilibrio, pasando a continuación al estudio del movimiento de cargas a través de un medio conductor y al análisis de determinados fenómenos magnéticos que constituyen la base de técnicas espectroscópicas.

 
Interacciones fundamentales de la naturaleza.


  Interacción
  Gravitatoria Electromagnética Fuerte Débil
Intensidad
Muy débil
10-40
Débil
10-3
Fuerte
10
Débil
10-5
Alcance
Grande
Grande
Corto
10-13
Corto
10-18

Tabla I.1. Interacciones fundamentales

Figura I.1. Alcance de las distintas interacciones fundamentales

Fenómenos eléctricos se necesita ionizar la materia.
Carga: magnitud para determinar de qué manera un cuerpo participa en la interacción. Dos tipos de carga: + (positivas) y - (negativas).
Campo: zona de influencia de las cargas. Faraday: campo como una realidad física para describir las interacciones eléctricas y magnéticas.

 

Campos electromagnéticos: perspectiva general


Siglo XVI: fenómenos relativos a la electricidad y el magnetismo.

Siglo XIX : la interacción electromagnética.

Maxwell (1865) : teoría unificada del electromagnetismo. Aplicaciones.

Propiedad fundamental: la carga eléctrica es la base del electromagnetismo.

 

Campo eléctrico


¿Cómo se manifiesta la acción de una carga eléctrica en reposo?: mediante un campo eléctrico. Figura I.7: dipolo eléctrico.

El dipolo modifica su entorno produciendo un campo eléctrico: este campo tira de las cargas eléctricas en los átomos de las fibras.
Figura I.7. Fibras pequeñas suspendidas en un fluído en presencia de un campo eléctrico producido por una carga positiva y una negativa igual poco separadas entre sí (dipolo eléctrico).

 

Figura I.8. Campo eléctrico producido por una carga positiva aislada.

Campo eléctrico: descrito por el vector campo eléctrico , que representa la fuerza ejercida por el campo sobre una carga unidad. Fuerza eléctrica sobre objeto con carga

Líneas de campo: dirección del vector campo eléctrico en cada punto del espacio (Fig. I.8).

 
La carga en movimiento como fuente del campo magnético

Figura I.9

Oersted (1820): alrededor de un conductor que lleva una corriente eléctrica aparece un campo magnético. Líneas de campo: círculos; dirección: regla de la mano derecha.

Las cargas en movimiento sí son la fuente de su campo magnético.

Sólo las cargas que se mueven experimentan la fuerza magnética. Fig. I.10


Fuerza de Lorentz:

Figura I.11.- Fuerza magnética.

Corriente eléctrica en un alambre: cada electrón siente una fuerza magnética (Fig. I.11).

Fuerza total sobre un tramo del conductor: proporcional a I, y L.

 

Motores eléctricos (Fig. I.12): aplicacion tecnológica de las fuerzas magnéticas sobre conductores por los que circula una corriente.

Fig. I.12: momento del par fuerzas trabajo mecánico.

Figura I.12. Motor eléctrico.

 
Unidades del Sistema Internacional.


Figura I.13. Fuerzas magnéticas entre corrientes.

 El campo magnético producido por una corriente eléctrica influye sobre otra corriente eléctrica (Fig. I.13) base para la definición actual de la unidad SI de intensidad de corriente eléctrica: el amperio (A).

Amperio: si se mantiene la misma corriente en dos conductores paralelos e indefinidos, separados 1 m de distancia, de forma que se repelen entre sí con una fuerza 2.10-7 N por metro de longitud, entonces la corriente en cada conductor es de 1 Amperio (A).

Carga: cuando existe una corriente de 1 A en un medio conductor, la carga que pasa por un punto del conductor en 1 s es 1 Culombio (C), 1 C = 1 A · s

Faraday (1831): la variación de un campo magnético da lugar a la aparición de un campo eléctrico.

Maxwell, 1864: la variación de un campo eléctrico produce un campo magnético. Elabora la Teoría electromagnética.

Hertz (1887): produjo y detectó esas ondas.