RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

En artículos anteriores se ha comprobado la interrelación existente entre los campos eléctricos y los magnéticos, tan íntimamente unidos entre sí que es necesario considerarlos como dos aspectos de una misma realidad: el campo electromagnético.

Concretamente, se vio que una corriente eléctrica origina un campo magnético. Pero cuando un campo electromagnético se propaga por el aire, un medio aislante o fuera de la atmósfera, ¿cuál es la corriente? La solución fue introducida por James C. Maxwell al hablar de corriente de desplazamiento. Al someter un cuerpo a un campo eléctrico se polariza, pues las cargas que lo forman se desplazan levemente de su posición de equilibrio. Si varían el campo eléctrico o algún campo magnético superpuesto, las cargas pueden moverse algo, y se produce la corriente de desplazamiento. ¿Y fuera de la atmósfera? Maxwell creía en la presencia de un medio, el éter cósmico, que llenaba todo el espacio en el que no existía otro medio material, y que era lo que se polarizaba. En la actualidad se considera que el éter no existe, y la explicación de la propagación del campo electromagnético pasa por coordenadas no ondulatorias.

Los aspectos eléctrico y magnético del campo están relacionados entre sí por unas formulas conocidas como ecuaciones de Maxwell, que son consideradas actualmente como las fundamentales de la electricidad y el magnetismo.

Ondas hertzianas

El campo electromagnético preconizado por Maxwell se propaga a través del espacio de forma semejante a la luz, como comprobó Heinrich Hertz al mostrar como una corriente oscilante en un circuito (emisor) genera una corriente semejante en otro (receptor) separado del primero. Una oscilación de muy alta frecuencia que hace saltar chispas (cargas) eléctricas entre dos puntos de un circuito separados en el aire, crea el campo que se propaga por el aire y es que recogido por un hilo (antena) a unos metros de distancia del emisor. Para reforzar el fenómeno y facilitar la detección de la radiación, procedía a dirigirla en una dirección y concentrarla sobre el receptor mediante elementos equivalentes a espejos parabólicos.

 

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El sistema por medio del cual pasa el campo de un circuito a otro recibe el nombre de ondas hertzianas. Estas ondas radiantes fueron usadas por Guillermo Marconi para enviar señales de una parte a otra del Atlántico, constituyendo lo que actualmente se conoce como ondas de radio. Las ondas de la televisión son también ondas hertzianas.

Carácter ondulatorio de la propagación

Al ser el campo electromagnético un campo de fuerzas (es decir, al actuar sobre un cuerpo sensible a él mediante la aplicación de una fuerza), ha de ser capaz de producir trabajo. Como el trabajo es un método de transmitir energía de un cuerpo o sistema a otro, se deduce que el campo electromagnético debe poseer energía. En el caso de un campo eléctrico, dicha energía es proporcional al cuadrado de la intensidad del campo en el punto considerado, y lo mismo sucede con el campo magnético. Como las variaciones de E y B son simultáneas y en fase, la energía se propaga a medida que el campo avanza.

La propagación de campo electromagnético tiene, pues, todas las características de un fenómeno ondulatorio. Ya Hertz comprobó que las ondas hertzianas se reflejaban y se polarizaban. Como el campo eléctrico y el magnético se mantienen perpendiculares entre sí en su propagación, la dirección de polarización se define considerando la dirección de variación del primero.

 

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Según las ecuaciones de Maxwell, la velocidad de propagación del campo electromagnético viene dada por la expresión v = 1/√ξ.μ en el vacío, la constante dieléctrica ξ y la permeabilidad magnética μ son constantes, de lo cual se deduce que, en el vacío, el campo electromagnético se propaga a la velocidad c, que es la de la luz. Al variar el medio, cambia el valor de ambas constantes y, con ello, la velocidad de propagación; es decir, las ondas se refractan. Como, además, la constante dieléctrica de un medio depende de la frecuencia de la radiación, tanto la propagación de un campo electromagnético como su comportamiento en un medio cualquiera dependen de su frecuencia.

Espectro electromagnético

Se ha indicado que las ondas de radio y televisión son ondas electromagnéticas, y veremos en el artículo siguiente que también lo es la luz (la luz como onda). Hay muchas más, y se suelen clasificar, de menor frecuencia a mayor, en ondas de radio de onda larga, media y corta, ondas de televisión (VHF y UHF), microondas, luz infrarroja, visible y ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

 

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