Energía electromagnética

energía electromagnética

La energía electromagnética se puede definir como la energía almacenada o depositada en algún punto o lugar del espacio, donde se puede dar evidencia de que existe algún campo electromagnético de cualquier tipo, y la energía estará presente o se demostrará teniendo en cuenta varios parámetros como las intensidades o frecuencias de los diferentes campos magnéticos o campos eléctricos donde estén presentes.

Básicamente es la cantidad de energía depositada o situada en un punto equis, debido a que existe cercano a este, un campo electromagnético, en dicho punto en el espacio, la energía electromagnética tendrá cierta densidad y se podrá evidenciar sumando los términos proporcionales de las respectivas intensidades que existan en los campos cercanos. Esta energía se moviliza en el entorno sin necesidad de un medio en que pueda vibrar.

Para hablar de energía electromagnética hay que tener en cuenta que se manifiestan por medio de ondas, exactamente ondas electromagnéticas, que son un tipo de ondas en específico que tienen como particularidad que no necesitan un canal o un medio físico o material para poder movilizarse o propagarse, entre los ejemplos más comunes pueden ser las ondas que se usan en la telefonía, televisión, ondas de radio, y hasta la propia luz.

Dichas ondas no necesitan un medio para movilizarse ya que se propagan en el vacío o en el espacio, por ende, se trasladan a la velocidad de la luz (unos 300.000 km/s), como ejemplo de esto, podemos explicar cómo podemos ver en la noche la luz que emana una estrella por muy lejana que este, aun teniendo en cuenta que posiblemente ya haya desaparecido.

Teniendo en cuentas ciertas nociones sobre las ondas electromagnéticas, podemos definir a un campo electromagnético, como el espacio o lugar donde se encuentran dichas ondas, la fuente más grande y natural de energía electromagnética es una nuestra estrella luminosa llamada sol, que está en contaste emanación de energía electromagnética.

También existen fuentes de energía electromagnética artificiales, es decir creadas por el hombre, dichas fuentes pueden generar grandes o pocas cantidades de radiación electromagnética, como mejor ejemplo tenemos a la mayoría de aparatos eléctricos de uso cotidiano como bombillo, luces fluorescentes, los microondas, teléfonos, hornos eléctricos, computadoras y muchos más están en constante producción de campos electromagnético.

Índice del contenido()

    Entonces... ¿Qué es la energía electromagnética?

    La energía electromagnética es una forma de energía que se refleja o emite desde objetos en forma de ondas eléctricas y magnéticas que pueden viajar por el espacio. Los ejemplos son ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible (todos los colores del espectro que vemos), luz ultravioleta, rayos X y radiación gamma.

    Descrito de manera simple, una onda de energía electromagnética es una forma compleja de energía compuesta por campos eléctricos y magnéticos oscilantes unidos entre sí y capaces de transportar energía a la materia que intercepta. Ésta sigue reglas claramente definidas en su comportamiento desde la creación de la onda de energía hasta el viaje de la onda a través del espacio y la atmósfera de la tierra, y lo que sucede cuando se encuentra con materia de todo tipo.

    La energía electromagnética se ha vuelto omnipresente en la conducta de la vida moderna. Hasta el final del espectro de microondas, la mayoría de las comodidades modernas que usan energía electromagnética de una forma u otra se encuentran en la región de frecuencias más bajas, incluidas las ondas milimétricas, teléfonos celulares, WiFi, hornos microondas, comunicaciones espaciales y terrestres, radares para aeropuertos y usos militares, entre otros.

    Desarrollo histórico

    Para hablar de la energía electromagnética hay que definir los cambios o descubrimientos que hicieron posible su definición, desde el año 2000 a.C. en China se daban los primeros indicios de electromagnetismo, por otra parte, los antiguos griegos alrededor del 700 a.C. se dieron cuenta que, frotando trozos de ámbar, estos se cargaban eléctricamente y por ello podían atraer objetos livianos como trozos de paja o plumas.

    Lo mismo sucedía cuando se evidenciaba que rocas naturales como la magnetita, atraían ciertos elementos como el hierro, no fue hasta el año 1600 gracias a William Gilbert, que se descubre que dichas propiedades eléctricas no son solo referentes al ámbar o a la magnetita, sino todo lo contario, eran propiedades presentes en general en nuestro día a día.

    Gracias a este descubrimiento los estudios empezaron a diversificarse, electrificando variedades de objetos probando las propiedades que ocasionaban en ella, desde gallinas, minerales, rocas y hasta personas fueron participes de dichos experimentos dando a principios del siglo XIX, la teoría de que la electricidad y el magnetismo son fenómenos naturales.

    En 1820, gracias a los experimentos de Oersted, se demostró que existen efectos magnéticos en cargas en movimiento, en 1831 Faraday dejó en evidencia la presencia de campos magnéticos variables, y que estos dan nacimiento a cargas eléctricas (haciendo pruebas en conductores), este fue el primer acercamiento de la física con respecto a la noción de campos magnéticos.

    No fue hasta 1873 que James Clero Maxwell, teniendo en cuenta todas las pruebas y experimentos anteriores, habla del electromagnetismo por primera vez, definiéndolo y formulando las leyes como las conocemos actualmente. Creando su teoría del electromagnetismo.

    Gracias a esto, aproximadamente en 1878, Henrich Hertz, verificando y comprobando las teorías y leyes de Maxwell, logra producir las primeras ondas electromagnéticas artificiales en un laboratorio. Lo cual sería clave para los siguientes avances que se vendrían en el desarrollo de nuevas tecnologías más adelante.

    Ejemplos de energía electromagnética

    Hay muchos ejemplos de la energía electromagnética, desde dispositivos especializados y artículos de uso diario, entre los más comunes que podemos conseguir están:

    Motores eléctricos: es un sistema de piezas que convierten toda la energía eléctrica que produce en energía mecánica, esto en el interior del motor, que se traduce como energía electromagnética.

    El microondas: algo tan común como el horno o microondas que usamos a diario funciona con un sistema de dispositivos que generan radiaciones electromagnéticas en cierta frecuencia de onda (micro ondas), que a su vez hacen vibrar cualquier molécula de agua presente en los alimentos, produciendo a su vez calor en ellos de manera inmediata, todo a través del calor inducido por energía electromagnética.

    Tren magnético: los trenes que funcionan con levitación magnética a diferencia de los trenes convencionales que trabajan con motores eléctricos o mecánicos, no andan sobre los típicos rieles, de hecho este transporte se mueve gracias a la fuerza del magnetismo resultado de la serie de electroimanes ubicados en las vías, que generan un campo electromagnético lo suficientemente fuerte como para movilizar el tren. 

    El timbre: otro artilugio que usamos día a día, un simple mecanismo que produce una señal eléctrica que va desde el interruptor al circuito responsable de generar una vibración sonora, básicamente funciona con un electroimán que recibe una pequeña carga eléctrica, generando un pequeño campo magnético como el de un imán, que atrae el objeto de metal a otra superficie metálica generando el sonido. 

    Resonancia magnética: es un examen médico de gran uso gracias a sus múltiples beneficios visuales para poder tratar o diagnosticar a pacientes, gracias a ella se reciben imágenes de diversas estructuras, órganos y composiciones del cuerpo humano, es una máquina que en su interior genera un fuerte campo magnético que funciona a forma de imán que a su vez interactúan con los átomos de hidrógeno presentes en el cuerpo, por el efecto de imán del campo electromagnético son atraídos y gracias a ellos son captadas las imágenes. 

    El planeta Tierra: que mejor ejemplo que nuestro propio hogar, el planeta Tierra, que debido a la presencia de metales pesados como el hierro y el níquel en su núcleo, funciona como un gigantesco imán que genera un gran campo magnético, gracias a los movimientos de rotación de la Tierra generan a su vez corrientes eléctricas que se traducen en un campo electromagnético que recubre la superficie de la Tierra, repeliendo las radiaciones solares. 

    Luces de bicicleta: el tipo de luces que usan las bicicletas en su frente, funcionan cuando la bicicleta está en movimiento, esto es gracias a un imán que está incorporado en la rueda para que cuando esta gire, produzca un campo magnético, que a su vez produce un pequeño foco de energía eléctrica, lo suficiente como para darle energía al bombillo.

    Tarjetas: las tarjetas magnéticas como tarjetas de débito, crédito o de este tipo, tienen una pequeña tecnología que se traduce como una pequeña cinta magnética polarizada dispuesta de cierto modo, está compuesta básicamente por átomos y partículas ferromagnéticas y en ellas se encripta información, y con los aparatos especializados se encargan de polarizar dichas partículas para que posteriormente puedan ser decodificadas para leer su información.

    Tipos de energía electromagnética

    Para hablar de los tipos de energías electromagnética hay que hacer un pequeño paréntesis y hablar de los tipos de campos electromagnéticos que existen y la forma en la que el ser humano puede percibir algunos y otros no, ya que dicha energía existe gracias a estos campos, hablemos de los diferentes tipos de campos electromagnéticos que existen.

    Tal cual sucede con el resto de energías u ondas, hay ciertas clasificaciones dentro de los campos electromagnéticos, podemos dividirlo en varias subclases según las funciones o características físicas relacionada con las longitudes y frecuencias de las ondas presentes, y por ende se tendrá ciertas particularidades al momento de interactuar con la materia.

    Campos eléctricos estáticos: cuando hay cargas eléctricas sin que haya una corriente se originan este tipo de campos electromagnéticos, gracias a esto se crea una carga alrededor del campo eléctrico, esta al ser de carácter vectorial con magnitud, tiene un sentido y una dirección, pero no son variables en el tiempo.

    Campos magnéticos estáticos: al contrario, cuando hay cargas con movimientos, es decir, existen corrientes eléctricas, o imanes estables, nacen este tipo de campos, al igual que los eléctricos son vectores con magnitud, estos se forman como ya se mencionó en presencia de imanes permanentes o corrientes continua eléctrica.

    Campos variables en radiación y tiempo

    Cuando las cargas presentes no tienen un movimiento estable o uniforme, (corriente alterna), y dependiendo de sus frecuencias en HZ, dan nacimiento a campos electromagnéticos variables, es decir campos oscilantes con características eléctricas y magnéticas en el espacio o vacío.

    Frecuencias bajas o ¨ELF¨: son campos electromagnéticos que existen en rangos de 3Hz a 3 KHz, son extremadamente bajas y normalmente están presentes en aparatos eléctricos domésticos y en las redes de distribución eléctrica normales.

    Radiofrecuencias: ubicada entre los 3kHz y 300 MHz de frecuencia, generan campos electromagnéticos con más relevancia, como ejemplo de estas tenemos a los hornos o cocinas de inducción eléctrica, equipos de soldadura o las antenas radios difusoras.

    Campos de frecuencias altas: son campos electromagnéticos con presencia de ondas a altas frecuencias, entre los 300MHz y 300 GHz, entre los ejemplos para este tipo de campos tenemos a los radares de tráfico o los microondas.

    Campos de energía dentro del espectro de frecuencias:

    Dependiendo de la frecuencia de ondas que tengan estos campos nosotros los humanos podremos observar cierta cantidad dentro de este espectro. Es decir que, según la longitud de onda, todas las radiaciones electromagnéticas están presentes solo que algunas serán invisibles por nuestro campo de visión, estas longitudes van desde las menores longitudes (unos 10-17 Hz) donde están los rayos gamma, pasando por los rayos x, y los rayos ultravioletas.

    Aproximadamente después de los 400 hercios hasta los 700 Hz hay una pequeña brecha donde esta las ondas de luz visible para nosotros los humanos, (desde el color violeta al rojo), luego de ello vienen otras ondas o rayos invisibles para nosotros también como lo son los rayos infrarrojos, las microondas y ondas de radio (10 kHz).

    Energía electromagnética solar:

    Nuestra estrella base del sistema solar, el sol, es una estrella capaz de producir todos los tipos de energías existentes, desde energía radiante, hasta todas las ondas dentro del espectro de energía electromagnética conocida, la energía solar no solo es primordial para la supervivencia del sistema solar y de la tierra, sino que es el responsable principal y natural de la existencia de dicha energía electromagnética en la naturaleza.

    La importancia de la energía solar en la tierra va desde la necesidad de sus rayos para permitir el paso de energía necesaria para cada proceso de fotosíntesis en todas las plantas, como para el proceso de vida normal en el planeta, proporcionando luz y calor a nuestra tierra, cierto tipo de energía presentes en los rayos solares son perjudiciales para los seres humano, pero la atmosfera terrestre repele dichos rayos.

    Aplicaciones de la energía electromagnética

    El descubrimiento y desarrollo de la energía electromagnética ha sido clave para el campo de la física ya que gracias a ello ha facilitado no solo el entendimiento de muchas nuevas y numerosas tecnologías, sino que ha ayudado a la creación y perfeccionamiento de muchas otras ciencias y dispositivos, tanto en el campo de la física, la ingeniería y la electrónica, sobre todo, aplicado también en áreas de aeronáutica, construcción urbana, el sector de seguridad y de salud.

    Está presente en nuestra vida diaria y cotidiana en muchísimos dispositivos que usamos de forma normal, desde parlantes o cornetas hasta nuestras tarjetas bancarias, computadores, teléfonos, discos rígidos, brújulas, timbres, piezas de motores y muchos dispositivos más, se dice que sin la compresión de esta ciencia no hubiera sido posible la segunda revolución industrial o tecnológica, ya que gracias a sus avances el electromagnetismo ha facilitado mucho su evolución.

    Grandes inventos como la radio, los primeros intentos de comunicación, o las telecomunicaciones como las conocemos hoy en día, la televisión, son gracias a las contribuciones de la energía electromagnética a los diferentes campos científicos.

    Subir