Ver o código fonte de «Interacción electromagnética»

{{1000}}
{{1000 artigos icona título|materia=Física e Química}}
[[Ficheiro:Lightning.0257.jpg|miniatura|Os [[Raio (descarga eléctrica)|raios]] son unha manifestación da forza electromagnética.]]
[[Ficheiro:Feynmann Diagram Coulomb.svg‎|miniatura|Diagrama de Feynman mostrando a forza electromagnética entre dous electróns por medio do intercambio dun fotón virtual.]]
A '''interacción electromagnética''' é, xunto á [[gravidade]], á [[interacción nuclear forte]] e a [[interacción nuclear débil]], unha das catro [[forzas fundamentais]] da natureza<ref name="DIEC">{{Cita web|título= interacció |editor= [[Institut d'Estudis Catalans]] |obra= [[DIEC]] | url = http://dlc.iec.cat/results.asp?txtentraDa=interacci%F3}}</ref> descritas no [[modelo estándar]]. Esta [[forza]] é descrita polos [[Campo electromagnético|campos electromagnéticos]] e ten instancias físicas innumerables, incluíndo a [[interacción]] de [[carga eléctrica|partículas con carga]] e a interacción de campos de forza magnéticos sen carga con condutores eléctricos.

A verba «electromagnetismo» é unha forma composta de dous termos [[lingua grega|gregos]], ἢλεκτρον, ''ēlektron'', '[[ámbar]]', e μαγνήτης, ''magnitis'' (μαγνήτης), que significa 'pedra de Magnesia', un tipo de [[mena de ferro]]. A [[ciencia]] dos fenómenos electromagnéticos defínese en termos da forza electromagnética, ás veces chamada [[forza de Lorentz]], que inclúe a [[electricidade]] e o [[magnetismo]] como elementos dun mesmo fenómeno, tal como describen as [[ecuacións de Maxwell]].<ref name="VilaWeb">{{Cita web | apelido = Beléndez Vázquez | nome = A | título = La unificació electromagnètica | editor = [[VilaWeb]] | data = 24 de febreiro de 2015 | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://www.vilaweb.cat/noticia/4232331/20150224/unificacio-electromagnetica.html | urlarquivo = https://web.archive.org/web/20160131191250/http://www.vilaweb.cat/noticia/4232331/20150224/unificacio-electromagnetica.html | dataarquivo = 31 de xaneiro de 2016 | urlmorta = yes }}</ref>

Dende un punto de vista [[nivel macroscópico|macroscópico]] e fixado un [[observador]], adoita separarse en dous tipos de interacción, a [[Lei de Coulomb|interacción electrostática]], que actúa sobre corpos cargados en repouso respecto ao observador, e a [[momento magnético|interacción magnética]], que actúa soamente sobre cargas en movemento respecto ao observador.

As [[Física de partículas|partículas fundamentais]] interactúan electromagneticamente mediante o intercambio de [[fotón]]s entre partículas cargadas. A [[electrodinámica cuántica]] proporciona a descrición cuántica desta interacción, que pode ser unificada coa [[interacción nuclear débil]] segundo o [[modelo electrodébil]].

As implicacións teóricas do electromagnetismo, en particular a determinación da velocidade da luz baseándose nas propiedades do «medio» de propagación ([[permeabilidade]] e [[permitividade]]), conduciron ó desenvolvemento da [[relatividade especial]] por [[Albert Einstein]] en 1905.<ref name="Special">{{Cita web | apelido = Haskell | nome = R. E | url = http://www.cse.secs.oakland.edu/haskell/SpecialRelativity.htm | título = Special relativity and Maxwell's equations | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | lingua = inglés | urlarquivo = https://web.archive.org/web/20080101005238/http://www.cse.secs.oakland.edu/haskell/SpecialRelativity.htm | dataarquivo = 01 de xaneiro de 2008 | urlmorta = yes }}</ref>

== Propiedades ==
[[Ficheiro:Standard Model of Elementary Particles-ca.svg|miniatura|A maioría das principais partículas elementais teñen carga eléctrica.]]
A interacción electromagnética afecta só a obxectos con [[carga eléctrica]] (incluíndo os que son neutros en xeral pero que se compoñen de partículas con carga).<ref name="Particle Physics">{{Cita web | título= Particle Physics | dataacceso= 3 de abril de 2015 | url = http://web.pdx.edu/~egertonr/ph311-12/particle.htm | lingua= inglés}}</ref> Isto inclúe á meirande parte das [[partícula elemental|partículas elementais]] máis coñecidas, en particular, os [[quark]]s, os [[leptón]]s con carga ([[electrón|electrons]], [[muón]]s e [[leptón tau|leptons tau]]) e os [[bosón de gauge|bosóns gauge]] con carga ([[bosóns W e Z|W<sup>±</sup>]]), así coma os [[ión]]s.<ref name="GEC-Ions">{{Cita web| título = Entrada «ió» | obra = Gran Enciclopèdia Catalana |editor= Enciclopèdia Catalana | url = http://www.enciclopedia.cat/EC-GEC-0117627.xml | dataacceso = 18 de novembro de 2015}}</ref> A [[física]] actual postula que a interacción electromagnética maniféstase a través de [[campo electromagnético|campos electromagnéticos]] e que o [[fotón]] é o [[quanto]] da [[luz]] e de todas as outras formas de [[radiación electromagnética]].<ref name="fe">{{Cita libro | autor=Komar, A. A.; Lébedev, A. I |título= Fizítxeskaia Entsiklopédia |url=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4664.html|páxinas=540—542 | lingua= ruso}}</ref>

A diferenza da [[Interacción nuclear débil|forza nuclear feble]] e da [[Interacción nuclear forte|forza nuclear forte]], pero igual que a [[gravidade]], a forza electromagnética é unha interacción de longo alcance. Aínda así, a magnitude da forza coa cal se atraen dous corpos de carga eléctrica diferente é inversamente proporcional ó [[cadrado perfecto|cadrado]] da distancia que os separa (véxase ''[[Lei de Coulomb]]'').<ref name="GEC-Coulomb">{{Cita web | título = Entrada «llei de Coulomb» | obra = Gran Enciclopèdia Catalana | editor = Enciclopèdia Catalana | url = http://www.enciclopedia.cat/EC-GEC-0020415.xml-0 | dataacceso = 14 de xullo de 2015 | data-arquivo = 24 de setembro de 2015 | url-arquivo = https://web.archive.org/web/20150924020421/http://www.enciclopedia.cat/EC-GEC-0020415.xml-0 | url-morta = yes }}</ref> O grande alcance da forza electromagnética débese á falla de masa dos fotóns, que son as [[partícula mediadora|partículas mediadoras]] desta interacción.<ref name="fe"/>

A nivel microscópico ([[sección eficaz]]), a intensidade da interacción electromagnética está caracterizada pola [[constante de estrutura fina]] (''α''):
: <math>\alpha = \frac{e^2}{\hbar c} \approx \frac{1}{137}</math>,
onde <math>e</math> é a [[carga eléctrica elemental]], <math>\hbar</math> é a [[constante de Planck]] e <math>c</math> é a [[Velocidade da luz|velocidade da luz no baleiro]]. Nas reaccións nucleares, o electromagnetismo ten un papel intermedio entre a [[Interacción nuclear débil|forza nuclear feble]] e a [[Interacción nuclear forte|forza nuclear forte]].

== Descrición matemática ==
[[Ficheiro:Magnetfeld-Helmholtzspule.gif|miniatura|dereita|Campo magnético nun [[indutor]].]]
O [[campo electromagnético]] exerce unha forza sobre as partículas cargadas electricamente que se coñecen como [[forza de Lorentz]]:

:<math> 
\vec{F} = q \vec{E} + q \vec{v} \wedge \vec{B}
</math> 
ou tamén, en unidades de Gauss:
:<math>
\vec{F} = q \vec{E} + q \frac{\vec{v}} {c} \wedge \vec{B}
</math>

A interacción electrostática, [[Lei de Coulomb]], sobre as partículas supoñéndoas inmóbiles é:

<math>F = k \frac{|q||q_{2}|}{d^{2}}</math>

onde <math>\vec{F}=- k \frac{q*q_{2}}{d^{2}}*\vec{u}</math>

onde <math>\vec{u}</math> é o vector unitario dirixido de q cara a <math>q_{2}</math>

onde:
* <math>\vec{F}</math> é a forza sostida pola carga q
* q é a carga sobre a que se exerce <math>\vec{F}</math>
* <math>q_{2}</math> é a carga que exerce a forza <math>\vec{F}</math> sobre q na fórmula anterior
* <math>\vec{E}</math> é o [[campo eléctrico]] aló onde hai carga
* <math>\vec{B}</math> é o [[campo magnético]] aló onde hai carga
* <math>\vec{v}</math> é a [[velocidade]] da carga
* c é a [[velocidade da luz]]
* <math>\wedge </math> é o [[produto vectorial]]

(todas as dimensións son medidas dentro do mesmo [[sistema inercial]] de referencia).

A primeira descrición da forza entre dúas partículas cargadas, que é contraria á lei de Coulomb, é válida no marco da [[teoría da relatividade]], e de feito, o campo magnético é visto coma unha interacción relativista das cargas en movemento, cousa que a lei de Coulomb non explica.

== Electromagnetismo clásico ==
{{Artigo principal|Electromagnetismo}}
Na descrición do electromagnetismo antes da súa formulación relativista, o campo electromagnético describíase como unha interacción na que as partículas cargadas en función da súa carga e estado de movemento creaban un [[campo eléctrico]] ('''E''') e un [[campo magnético]] ('''B''') que, xuntos, eran responsables da [[forza de Lorentz]]. Maxwell probou que devanditos campos podían ser derivados dun potencial escalar (Φ) e un potencial vector ('''A''') dados polas ecuacións:
<br />
:<math>\mathbf{E} = \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{A}}{\partial t} - \nabla \phi </math>
:<math>\mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A} </math>
<br />
Con todo, esta formulación non era explicitamente covariante como require a formulación que fai a [[teoría da relatividade]]. Na formulación explicitamente covariante o campo electromagnético clásicamente trátase como un [[campo de Yang-Mills]] sen masa e derivado dun [[cuadrivector de potencial]]. Máis concretamente o [[campo electromagnético]] é unha [[forma diferencial|2-forma]] exacta definida sobre o [[espazo-tempo]]. O cuadrivector potencial é unha [[forma diferencial|1-forma]] cuxa diferencial exterior é, precisamente, o campo electromagnético.

== Electromagnetismo relativista ==
{{Artigo principal|Electrodinámica|Campo electromagnético}}

Na [[Relatividade especial|Teoría da Relatividade Especial]] a interacción electromagnética caracterízase por un (cuadri)tensor de segunda orde, chamado tensor [[campo electromagnético]]:
{{ecuación|
<math>\mathbf{F} = 
\begin{pmatrix}
F_{00} & F_{01} & F_{02} & F_{03} \\
F_{01} & F_{11} & F_{12} & F_{13} \\
F_{02} & F_{21} & F_{22} & F_{23} \\
F_{03} & F_{31} & F_{32} & F_{33}
\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}
0 & E_x/c & E_y/c & E_z/c \\
-E_x/c & 0 & B_z & -B_y \\
-E_y/c & -B_z & 0 & B_x \\
-E_z/c & B_y & -B_x & 0
\end{pmatrix} 
</math>
||left}}

Este [[tensor]] campo electromagnético satisfai as [[ecuacións de Maxwell]] que en notación tensorial (e sistema cgs) escríbense habitualmente:<ref>Landau & Lifshitz, 1992, pp. 86.</ref>
{{ecuación|
<math> {\partial F^{\alpha\beta} \over {\partial x^{\alpha}}} = {4 \pi \over c }J^{\beta} \qquad 
{\partial F_{\alpha\beta} \over \partial x^\gamma} + {\partial F_{\gamma\alpha} \over \partial x^\beta} + {\partial F_{\beta\gamma} \over \partial x^\alpha} = \epsilon_{\mu\beta\gamma}g^{\alpha\mu}{\partial F^{\beta\gamma} \over \partial x^\alpha} = 0 </math>
||left}}

Estas ecuacións poden escribirse de forma máis compacta usando a [[derivada exterior]] e o [[Dual de Hodge|operador dual de Hodge]] de forma moi elegante como:
{{ecuación|
<math>\mathrm{d}\mathbf{F} = 0 \qquad *\mathrm{d}(*\mathbf{F}) =
\frac{4\pi}{c} \mathbf{J}</math>
||left}}

De feito dada a forma das ecuacións anteriores, se o dominio sobre o que se estende o campo electromagnético é [[conxunto simplemente conexo|simplemente conexo]] (estrelado) o campo electromagnético pode expresarse como a derivada exterior dun [[cuadrivector]] chamado '''potencial vector''', relacionado cos potenciais do electromagnetismo clásico do seguinte xeito:
{{ecuación|
<math>\mathbf{A} = (A_0; A_1, A_2, A_3) = (\phi; \mathbf{A})</math>
||left}}
Onde:
:<math>\phi\;</math>, é o potencial electroestático.
:<math>\mathbf{A}</math>, é o potencial vector clásico.

Esta substitución facilita enormemente a resolución de ditas ecuacións, a relación entre o cuadrivector potencial e o tensor de campo electromanético resulta ser:
{{ecuación|
<math>\mathbf{F} = \mathrm{d}\mathbf{A} =
\frac{1}{2!} \frac{\partial A_\beta}{\partial x^\alpha}-\frac{\partial A_\alpha}{\partial x^\beta} dx^\alpha \land dx^\beta = \frac{1}{2!} F_{\alpha\beta} dx^\alpha \land dx^\beta</math>
||left}}
O feito de que a interacción electromagnética poida representarse por un (cuadri)vector que define completamente o campo electromanético (a condición de que o dominio sexa estrelado) é a razón pola que se afirma no tratamento moderno que a interacción electromagnética é un campo vectorial (e polo que no tratamento cuántico dise que está representado por [[bosón]]s vectoriais).

En [[relatividade xeral]] é tratamento do campo electromagnético nun [[curvatura do espazo-tempo|espazo-tempo curvo]] é similar ao presentado aquí para o [[espazo de Minkowski]], só que as derivadas parciais respecto das coordenadas deben substituirse por [[derivada covariante|derviadas coviarantes]].

== Electromagnetismo cuántico ==
{{Artigo principal|Electrodinámica cuántica}}
[[Ficheiro:Fuerzas.png|miniatura|220px|Cadro explicativo das 4 forzas fundamentais.{{es}}]]
O tratamento que a [[física cuántica]] fai do electromagnetismo coñécese co nome de electrodinámica cuántica ou QED. Nesta teoría o campo está asociado a unha partícula sen masa denominada [[fotón]], cuxas interaccións coas partículas cargadas son as causantes de todos os fenómenos do electromagnetismo.

Cando nesta teoría introdúcese a interpretación de partículas, mediante o formalismo do [[espazo de Fock]], a materia é interpretada por estados [[fermión]]icos, mentres que o propio campo electromagnético queda descrito por estados de [[bosón]]s [[teoría de gauge|gauge]] "portadores da interacción", chamados [[fotón]]s.

== Papel na natureza ==
O seu longo alcance fai que a interacción electromagnética se manifeste claramente tanto a escala macroscópica coma a escala microscópica.<ref name="MandM">{{Cita publicación periódica | apelido = Robinson | nome = F. N. H | título = The microscopic and macroscopic equations of the electromagnetic field | publicación = Physica | volume = 54 | data = 1971 | páxinas = 329-341 | lingua = inglés | doi = 10.1016/0031-8914(71)90180-7 | url = http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0031891471901807}}</ref> De feito, a meirande parte das [[forza]]s da [[mecánica clásica]], incluíndo a [[forza elástica]], a [[fricción]] e a [[tensión superficial]], son de natureza electromagnética.<ref name="fe" />

A interacción electromagnética determina a maioría de [[propiedade física|propiedades físicas]] dos corpos macroscópicos e, particularmente, os trocos que se produecen nestas propiedades por mor dun troco no [[estado da materia]]. A interacción electromagnética é a base das [[reacción química|reaccións químicas]]. Os fenómenos [[electricidade|eléctricos]], [[magnetismo|magnéticos]] e [[óptica|ópticos]] son unha manifestación desta interacción.<ref name="fe" />

A escala microscópica, os efectos electromagnéticos (incluíndo os efectos [[física cuántica|cuánticos]]) definen a estrutura das [[capa de electróns|capas de electróns]] que rodean os [[átomo]]s e a configuración tanto das [[molécula]]s como das estruturas máis grandes. En particular, a [[carga eléctrica elemental]] determina a medida dos átomos e a lonxitude dos [[enlace covalente|enlaces]] que manteñen unidas as moléculas. Por exemplo, o [[radio de Bohr]] é <math>{{4\pi\varepsilon_0\hbar^2} \over {m_e e^2}}</math>, onde <math>\varepsilon_0</math> é a [[constante eléctrica]], <math>\hbar</math> a [[constante de Planck]], <math>m_e</math> a masa do [[electrón]] e <math>e</math> a carga eléctrica elemental.<ref name="fe" />

== Descrición teórica ==
=== Electrodinámica ===
{{Artigo Principal|Electrodinámica clásica}}
A electrodinámica clásica serve para describir a gran maioría de procesos electromagnéticos macroscópicos cun nivel de precisión satisfactorio. Para facelo, asúmese que os obxectos na interacción son un conxunto de [[masa puntual|masas puntuais]] con [[carga eléctrica]]. Outra asunción é que a reacción é intermediada por un [[campo electromagnético]], un tipo de materia que se estende por todo o [[espazo]].

==== Electrostática ====
{{Artigo Principal|Electrostática}}
A elecrostática estuda a interacción dos corpos con carga. O seu fundamento principal é a [[lei de Coulomb]], que estabelece a relación entre a forza da atracción ou repulsión entre dúas masas puntuais con carga, a magnitude da carga e a distancia que as separa. O desenvolvemento matemático da lei de Coulomb é o seguinte:<ref name="siv20">{{Cita libro | apelido = Sivukhin | nome = D. V | data = 1977 | capítulo = § 3. Zakon Kulona. Príntsip superpositzi elektrostatítxestikh pólei | título = Obsxi kurs fíziki | volume = volum 3. Elektrítxestvo | páxina = 20 | lingua = ruso | editorial = [[Naüka (editorial)|Naüka]]}}</ref>

: <math>\vec F_{12} = k\frac{q_1 q_2}{r_{12}^3}\vec r_{12},</math>

onde <math>\vec F_{12}</math> é a [[forza]] coa cal a partícula 1 actúa sobre a partícula 2, <math>q_{1}</math> e <math>q_{2}</math> é a magnitude da carga das partículas 1 e 2, respectivamente, <math>\vec r_{12}</math> é a distancia vectorial entre a partícula 1 e a partícula 2 (<math>r_{12}</math> — módulo vectorial), <math>k</math> é un coeficiente dimensional cun valor que no [[sistema CGS]] é 1 e no [[Sistema Internacional]] é:

: <math>k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0},</math>
onde <math>\varepsilon_0</math> é a [[constante eléctrica]].

No marco da electrostática, a magnitude do [[campo eléctrico]] xerado por unha carga puntual pódese obter a partir de:<ref name="siv20"/>

: <math>\vec E = k\frac{q}{r^3}\vec r,</math>

onde <math>\vec E</math> é a [[intensidade do campo eléctrico]] nun punto en concreto, <math>q</math> o valor da carga que xera este campo e <math>\vec r</math> a distancia vectorial entre a partícula e o punto onde se quere determinar a magnitude do campo (<math>r</math> — módulo vectorial).

A forza que actúa sobre unha partícula con carga situada dentro dun campo eléctric determínase a partir de:

: <math>\vec F = q\vec E,</math>

onde <math>q</math> é a cantidade de partículas con carga e <math>\vec E</math> é a [[vector|suma vectorial]] do campo eléctrico xerado por todas as partículas con carga.<ref name="siv20" />

Se a carga está distribuída nun volume de densidade <math>\rho (\vec r)</math>, o campo electrostático resultante pódese deducir a partir da [[Lei de Gauss]]. A súa forma diferencial no sistema CGS é a seguinte:<ref name="siv41">{{Cita libro | apelido = Sivukhin | nome = D. V | data = 1977 | capítulo = § 7. Diferentsiàlnaia forma elektrostatítxeskoi teorema Gaussa | título = Obsxi kurs fíziki | volume = volume 3. Elektrítxestvo | páxina = 41 | lingua = ruso | editorial = [[Naüka (editorial)|Naüka]]}}</ref>

: <math>\mathrm{div} \vec E = 4\pi\rho.</math>

Na presenza dun medio [[dieléctrico]] [[polarizabilidade|polarizado]], o campo eléctrico xerado polas cargas libres cambia por mor da influencia das cargas presentes no medio. En moitos casos, este cambio pódese determinar introducindo o [[vector de polarización]] do medio <math>\vec P</math> e o [[desprazamento eléctrico|vector de desprazamento eléctrico]] <math>\vec D</math>, cousa que dá a relación seguinte:<ref name="siv60">{{Cita libro | apelido = Sivukhin | nome = Dmitri Sivukhin | data = 1977 | capítulo = § 13. Teorema Gaussa dlia dieléktrikov | título = Obsxi kurs fíziki | volume = volume 3. Elektrítxestvo | páxina = 60 | lingua = ruso | editorial = [[Naüka (editorial)|Naüka]]}}</ref>

: <math>\vec D = \vec E + 4\pi\vec P.</math>

Neste caso, o teorema de Gauss pódese escribir do seguinte xeito<ref name="siv60" />

: <math>\mathrm{div} \vec D = 4\pi\rho,</math>

onde <math>\rho</math> é exclusivamente a densidade das cargas libres.

==== Magnetostática ====
{{Artigo Principal|Magnetostática}}
A '''magnetostática''' é a parte da [[física]] que estuda os [[campo magnético|campos magnéticos]] estáticos, que non cambian ó longo do tempo, creados por [[imán]]s ou por [[corrente eléctrica|correntes eléctricas]] estacionarias.<ref name="Magnetostàtica">{{Cita web | título = Entrada «magnetostàtica» | url = http://dlc.iec.cat/results.asp?txtEntrada=magnetost%E0tica&operEntrada=0 | obra = [[DIEC]] |editor= [[Institut d'Estudis Catalans]] | dataacceso = 18 de novembro de 2015}}</ref> Ten un papel preponderante a [[lei de Biot-Savart]] e a [[lei de Ampère]]. A primeira describe o vector de [[indución magnética]] '''B''' en termos da magnitude e a dirección da fonte de [[corrente eléctrica]], a distancia da fonte de corrente eléctrica e o factor de ponderación da [[permeabilidade]] magnética, mentres que a lei de Ampère relaciona un [[campo magnético]] coa [[corrente eléctrica]] que o produce.

A lei de Ampère tamén é unha consecuencia directa da expresión do compoñente magnético da [[forza de Lorentz]], é dicir, a [[forza]] exercida sobre unha partícula [[carga eléctrica|cargada]] que se move nun [[campo electromagnético]]:<ref>{{Cita libro| apelido = Savéliev | nome = Í. V | título = Kurx obsxei fíziki | data = 1970 | capítulo =§ 47. Sila Lórentsa | páxinas = 158—159 | lingua = ruso}}</ref>

: <math>\vec F = k^{\prime\prime}q\left[\vec v\times\vec B\right],</math>
onde <math>q</math> é a carga da partícula e <math>\vec v</math> é a súa velocidade.

==== Ecuacións de Maxwell ====
{{Artigo Principal|Ecuacións de Maxwell}}
As ecuacións de Maxwell son un conxunto de catro [[ecuación]]s que, engadíndolle a [[forza de Lorentz]], describen completamente os fenómenos electromagnéticos. A gran contribución de [[James Clerk Maxwell]] foi reunir nestas ecuacións moitos anos de resultados experimentais e investigacións teóricas, debidos a [[Charles-Augustin de Coulomb|Coulomb]], [[Carl Friedrich Gauss|Gauss]], [[André Marie Ampère|Ampère]], [[Michael Faraday|Faraday]] e outros, introducindo os conceptos de [[Campo (física)|campo]] e de [[corrente de desprazamento]], e unificando os campos eléctricos e magnéticos nun só concepto: o [[campo electromagnético]]. Das ecuacións de Maxwell, ademais, despréndese a existencia das [[onda electromagnética|ondas electromagnéticas]] espallándose con velocidade igual ó valor da [[velocidade da luz]] ''c'' no baleiro, co cal Maxwell identificou a luz cunha onda electromagnética, unificando a [[óptica]] co [[electromagnetismo]].<ref>{{GEC|0041537|ecuacións de Maxwell}}</ref>

==== Electrodinámica cuántica ====
{{Artigo Principal|Electrodinámica cuántica}}
A electrodinámica cuántica describe de xeito matemático todos os fenómenos que implican as [[Partícula cargada|partículas electricamente cargadas]] e que actúan por medio do intercambio de fotóns. Actualmente é a teoría máis exacta que hai en física, así como a que se puxo máis a proba,<ref name="Cornell">{{Cita web | título = Quantum Electrodynamics has Zero Radius of Convergence | url = http://www.lassp.cornell.edu/sethna/Cracks/QED.html | lingua = inglés}}</ref> e predí de xeito extremadamente exacto magnitudes coma o [[momento magnético anómalo]] do [[electrón]] e o [[muón]] ou o [[desprazamento Lamb]] dos [[Nivel de enerxía|niveis de enerxía]] do [[hidróxeno]].

== Historia da teoría ==
[[Ficheiro:Ørsted.jpg|miniatura|140px|[[Hans Christian Ørsted]].]]
Durante moito tempo considerouse que a electricidade e o electromagnetismo eran dous fenómenos diferentes. Esta crenza quedou obsoleta coa publicación en 1873 da obra ''[[Un tratado sobre a electricidade e o magnetismo]]'' (''A Treatise on Electricity and Magnetism''), de James Clerk Maxwell, que demostraba que a interacción das cargas positivas e negativas é rexida por unha mesma forza.<ref name="Treatise">{{Cita web | título = A treatise on electricity and magnetism | autor= Maxwell, James Clerk |ligazónautor=James Clerk Maxwell|data = 1873 |lingua = inglés |dataacceso = 18 de novembro de 2015| url=https://archive.org/details/electricandmagne01maxwrich |editor=The Clarendon Press}}</ref> Os catro efectos principais que se produecen por mor destas interaccións foron demostrados experimentalmente:

# As cargas eléctricas atráense ou repélense entre si cunha forza inversamente proporcional ó cadrado da distancia que as separa: do mesmo xeito que unhas se atraen outras repélense.<ref name="UdG">{{Cita web | título = Problemes de física per a batxillerat | editor = [[Universidade de Xirona]] | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://www3.udg.edu/publicacions/vell/electroniques/problemesdefisica/pdf/electostatica.pdf | data-arquivo = 31 de outubro de 2014 | url-arquivo = https://web.archive.org/web/20141031122758/http://www3.udg.edu/publicacions/vell/electroniques/problemesdefisica/pdf/electostatica.pdf | url-morta = yes }}</ref>
# Os polos magnéticos, ou estados de polarización a puntos individuais, atráense ou repélense entre eles dun xeito semellante, e sempre van emparellados: [[lei de Gauss para o magnetismo|por cada polo norte hai o seu corresponente polo sur]].<ref name="GaussElectroM">{{Cita web | título = Gauss' Law for Magnetism |editor= [[Universidade Estatal de Xeorxia]] | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/maxeq2.html#c2 | lingua = inglés}}</ref>
# Unha corrente eléctrica nun fío condutor crea un campo magnético circular arredor do fío; o senso deste campo dependerá do senso de circulación da corrente.<ref>Este campo magnético pode caracterizarse a partir da [[lei de Ampère]].</ref>
# Indúcese unha corrente eléctrica nunha espira de fío condutor cando a espira se move cara a un campo magnético ou cando se afasta; o mesmo ocorre se un [[imán]] se move cara a unha espira ou cando se afasta; a dirección da corrente dependerá da dirección na que se mova a espira ou a imán.

[[Ficheiro:Andre-marie-ampere2.jpg|miniatura|140px|esquerda|[[André-Marie Ampère]].]]
[[Hans Christian Ørsted]] estaba a dar unha clase o serán do 21 de abril de 1820 cando fixo unha observación sorprendente. Viu que a agulla dun [[Compás (navegación)|compás]] se desviaba do polo norte magnético cando acendía e apagaba unha batería.<ref>Hans Christian Ørsted (1997). Karen Jelved, Andrew D. Jackson e Ole Knudsen, tradutores do dinamarqués ó inglés. ''Selected Scientific Works of Hans Christian Ørsted'', ISBN 0-691-04334-5, páx. 421-445</ref> A súa interpretación inicial foi que os efectos magnéticos emanan de todas as beiras dun cable que leve unha corrente eléctrica, igual que a luz e a calor, e que o experimente demostraba unha relación directa entre a electricidade e o magnetismo.

[[Ficheiro:SS-faraday.jpg|miniatura|140px|[[Michael Faraday]].]]
No intre do descubrimento, Ørsted non ofreceu ningunha explicación satisfactoria deste fenómeno, senón que tentou describilo con cálculos matemáticos. Tres meses despois, comezou a dedicarlle máis esforzos.

[[Ficheiro:James-clerk-maxwell3.jpg|miniatura|esquerda|140px|[[James Clerk Maxwell]].]]
As conclusións de Ørsted fixeron que a comunidade científica mundial se puxese a estudar intensamente a [[electrodinámica]]. En 1820, sumouselles [[Francesc Joan Domènec Aragó]], que se decatou que un cable que leva unha corrente eléctrica atrae as limaduras de [[ferro]].<ref name="Aragó">{{Cita web | título = François Arago |editor= Larousse | obra = Encyclopédie Larousse | lingua = francés | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://www.larousse.fr/encyclopedie/personnage/Fran%C3%A7ois_Arago/105899}}</ref> Primeiro magnetizou cables de ferro e [[aceiro]] poñéndoos dentro dunha bobina de [[cobre]] que xeraba unha corrente. Tamén conseguiu magnetizar unha agulla. A primeira análise cuantitativa do efecto dunha corrente sobre os imáns foi realizada en 1820 polos científicos franceses [[Jean-Baptiste Biot]] e [[Félix Savart]].<ref name="BiotSavart">{{Cita web | título = Lei de Biot e Savart | editor = [[Universitat Politècnica de València]] | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://www.upv.es/apnl/glossari_definitiu/magnetismo/ayuda/hlpbiot_v.htm | data-arquivo = 27 de xaneiro de 2016 | url-arquivo = https://web.archive.org/web/20160127131625/http://www.upv.es/apnl/glossari_definitiu/magnetismo/ayuda/hlpbiot_v.htm | url-morta = yes }}</ref> Os experimentos de Ørsted tamén influíron no físico francés [[André-Marie Ampère]], que expresou a relación entre un campo magnético e a corrente eléctrica que o xera.<ref name="AMAmpère">{{Cita web | título = Ampere's Law |editor= [[Universidade Estatal de Xeorxia]] | dataacceso = 11 de novembro de 2015 | url = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/amplaw.html | lingua = inglés}}</ref> O descubrimento de Ørsted tamén representou un gran paso adiante cara a unha visión unificada do concepto da interacción electromagnética.

Esta unidade, descuberta por [[Michael Faraday]], desenvolvida por [[James Clerk Maxwell|James Maxwell]] e puída por [[Oliver Heaviside]] e [[Heinrich Hertz]], é un dos grandes fitos da [[física matemática]] do século XX e un descubrimento de consecuencias moi significativas, incluíndo a comprensión da natureza da luz. A luz e as outras formas de [[radiación electromagnética]] son intermediadas por [[fotón]]s.<ref name="fe"/> As diferentes frecuencias dan pé a diferentes formas de radiación electromagnética, dende as ondas de [[radio (medio de comunicación)|radio]] a frecuencias baixas até os [[raios gamma]] a frecuencias altas, pasando pola [[luz visible]] a frecuencias medias.

Ørsted non foi o único que descubriu a relación entre a electricidade e o magnetismo. En 1802, o [[xurista]] italiano [[Gian Domenico Romagnosi]] desviou unha agulla magnética con descargas eléctricas, pero os experimentos de Romanozi non trataban sobre correntes eléctricas, senón que simplemente demostraran que unha carga [[electrostática]] dunha pila voltaica podía facer mover a agulla.<ref name="Andrade">Roberto de Andrade Martins (2001), "[http://ppp.unipv.it/Collana/Pages/Libri/Saggi/Nuova%20Voltiana3_PDF/cap4/4.pdf Romagnosi and Volta's pile: early difficulties in the interpretation of Voltaic electricity]", a Fabio Bevilacqua, Lucio Fregonese (editores), Nuova Voltiana: Studies on Volta and his Times. Pavia / Milán: Universidade de Estudos de Pavía / Ulrico Hoepli, vol. 3, páx. 81-102.</ref> O seu descubrimento apareceu o mesmo ano nunha publicación italiana, pero tivo moi pouca repercusión na comunidade científica internacional.<ref name="Andrade"/>

== Notas ==
{{Listaref|30em}}

== Véxase tamén ==
=== Bibliografía ===
* {{cita libro|autor=[[Lev Davidovich Landau|Landau, L. D.]] & Lifshitz|título=The Classical Theory of Fields (Course of Theoretical Physics: Volume 2)| editor = Reverté|ano=1992|id=ISBN 84-291-4082-4}}
=== Outros artigos ===
* [[Electrostática]]
* [[Interaccións fundamentais]]
{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Electromagnetismo]]
[[Categoría:Artigos que toda Wikipedia debería ter (Ciencia)]]