Campo electromagnético de forma gráfica

[adanqfb]

Hola a todos, tengo una duda sobre el campo electromagnético. He leido y más o menos entiendo la relación entre la electricidad y el magnetismo, pero, ¿Cómo podría representarse este comportamiento o relación en una grafica donde una esté en función de la otra? Gracias!

[[Beto]]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Te recomendaría leer algo sobre ondas electromagnéticas ahí podrás apreciar de mejor manera una representación gráfica entre ambos campos.

También te ayudaría calcular determinados campos magnéticos creados por corrientes eléctricas.

[pod]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Pues para representar campos electromagnéticos, lo mejor suele ser usar las equipotenciales (eléctricas) y líneas de fuerza (tanto eléctricas como magnéticas). Para ondas, en concreto, supongo que lo mejor es dibujar los vectores en un instante fijo de tiempo:

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

¿Cuándo dices electricidad te refieres a corrientes eléctricas? ¿O te refieres a campo eléctrico?

Si te refieres a corrientes eléctricas y magnetismo yo miraría aquí:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/el...la/varilla.htm

Si por el contrario te refieres a la relación entre campo eléctrico y magnético, pues tendrías que mirar fenómenos de inducción y campos eléctricos no electroestáticos y entender la aparición de las ondas electrómagnéticas, o el mensaje de pod.

Y si por el contrario te refieres a la relación entre campo eléctrico y magnético desde el punto de vista de la relatividad especial, pues entonces has de entender que lo que tu vés como un campo eléctrico de una carga en reposo frente a ti, un señor en movimiento respecto a ti vería esta carga en movimiento y percibirá un campo magnético de ella que tu no mides (efecto de las transformaciones relativistas).

Como ves hay mucha tela que cortar...

[adanqfb]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Muchas gracias a todos! Había estado buscando en la red por días y nada, tal parece que fue un error mío de conceptualización, ya que buscaba información sobre campo electromagnético y lo que realmente necesitaba buscar era ondas electromagnéticas.

Ahora, tengo otra duda, disculpen la aparente ingenuidad , pero estoy tratando de entender el concepto en su forma más simple y basado en el sentido común, más que las formulaciones matemáticas o teorías complicadas:

Conforme a la gráfica de POD, esto indica que la relación es directamente proporcional entre la carga eléctrica y magnética, eso me queda claro. Ahora bien, en mis clases de Química General (Soy Químico Farmacéutico), se establecía la dualidad onda partícula, donde se entiende que una partícula ínfima, el fotón, viaja en forma de cuantos y onda a la vez. Y caso curioso, siempre nos ilustraron dicha dualidad con la imagen que tan amablemente POD proporcionó, pero..., según interpreto, esta es una representación de la relación que hay entre la magnitud de las cargas y la distancia o tiempo, no un comportamiento físico real, explico:

Dado un punto o momento K, la partícula tiene un valor de Carga eléctrica E y un valor de carga Magnética B, más NO significa que en un momento K hay un campo o fuerza en dirección E y otro en dirección B. ¿Es eso o me equivoco?
Gracias por su ayuda.

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Conforme a la gráfica de POD, esto indica que la relación es directamente proporcional entre la carga eléctrica y magnética, eso me queda claro.

Pues a mi me has dejado frio.... ¿Cómo concluyes eso?

Una onda electromagnética está "formada" por un campo eléctrico que varía con el tiempo, esto por las leyes de Maxwell induce un campo magnético perpendicular al eléctrico inicial, y este a su vez genera un campo eléctrico y así sucesivamente, lo que da ugar a:



pero en esta imagen lo que se ve es un campo magnético y un campo eléctrico, y no se dice nada de las cargas.

Ahora bien, en mis clases de Química General (Soy Químico Farmacéutico), se establecía la dualidad onda partícula, donde se entiende que una partícula ínfima, el fotón, viaja en forma de cuantos y onda a la vez. Y caso curioso, siempre nos ilustraron dicha dualidad con la imagen que tan amablemente POD proporcionó, pero..., según interpreto, esta es una representación de la relación que hay entre la magnitud de las cargas y la distancia o tiempo, no un comportamiento físico real, explico:

Dado un punto o momento K, la partícula tiene un valor de Carga eléctrica E y un valor de carga Magnética B, más NO significa que en un momento K hay un campo o fuerza en dirección E y otro en dirección B. ¿Es eso o me equivoco?

Pues me temo que no te equivocas, sino que estás muy confundido.

La dualidad onda-corpusculo lo que indica es que las partículas a un nivel muy fundamental de la naturaleza no son ni ondas, ni partículas. Pero toda nuestra física cotidiana está fundamentada en estos conceptos con lo cual nosotros entendemos todo o bien como onda o bien como partícula. Y cosa curiosa, lo que nos dice la naturaleza es que esos conceptos no son tan absolutos como parecen y que las cosas en realidad, a niveles cuánticos, a veces nos parecen ondas y a veces nos parecen partículas.

Pero si te pusieron esa gráfica para ejemplificarte la dualidad onda-corpusculo, disculpalos porque no sabían lo que hacían. Porque no tiene relación alguna.

Esa gráfica te dice que, dada una dirección de propagación digamos la Z, un campo eléctrico variable con el tiempo digamos en X, induce un campo magnético en Y y este a su vez un eléctrico en X y así hasta el infinito y más allá...

[adanqfb]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Gracias Entro, ya decía yo que esas explicaciones de mis clases de química no eran congruentes. Ahora, la relación que menciono entre magnetismo y electriciad o campo magnético y eléctrico, la tomo de la misma gráfica, donde, si la ves paralela al plano k (en 2D), se vería que dichos valores tienen un proporcionalidad directa, es decir, a mayor valor de campo eléctrico E, mayor valor de campo magnético B. Claro, que es cuestión de cómo se interpreta la gráfica, ya que tu me dices que se forma un campo en X e Y, pero es ahí donde surge mi duda, El "campo" como tú lo llamas, ¿No debería ser espacialmente hablando un área o volúmen? En la representación gráfica más bien yo la interpretaría como un valor de magnitud, es decir, un valor numérico abstracto y no espacial. Hay un campo magnético de valor N en Y y otro de valor N' en X, pero tomando a X e Y como un sistema coordenados, no los ejes X e Y espaciales propiamente.....¿O sigo confundido y los campos magnéticos y eléctricos son vectores? Digo, si es así voy a reclamarle a mis profesores de química y física que me desorientaron .

Ahora, hice referencia al concepto de carga, porque no tenía claro el término que estaba buscando, pero graciasa ustedes, ya voy rectificando mi camino. Gracias!!

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Gracias Entro, ya decía yo que esas explicaciones de mis clases de química no eran congruentes. Ahora, la relación que menciono entre magnetismo y electriciad o campo magnético y eléctrico, la tomo de la misma gráfica, donde, si la ves paralela al plano k (en 2D), se vería que dichos valores tienen un proporcionalidad directa, es decir, a mayor valor de campo eléctrico E, mayor valor de campo magnético B.

Pero es que eso es cuestión de perspectiva. El campo E y el campo B son mutuamente ortogonales, como se ve en la imagen que he puesto de manera más explícita.

La dirección de K, donde K es un vector que nos indica la dirección de propagación de la onda electromagnética o su momento asociado, es ortogonal a los dos anteriores.

Claro, que es cuestión de cómo se interpreta la gráfica, ya que tu me dices que se forma un campo en X e Y, pero es ahí donde surge mi duda, El "campo" como tú lo llamas, ¿No debería ser espacialmente hablando un área o volúmen?

No entiendo lo que dices, la onda electromagética lo que te dice es que tienes un vector de campo eléctrico (magnético) cuya amplitud varía senoidalmente, como se ve en la imagen que ha agregado pod, donde se ven los vectorcitos explícitamente.

Un vector de campo eléctrico siempre está en el plano ortogonal al plano definido por B y K, un vector de campo magnético siempre está en el plano ortogonal al plano definido por E y K.

Esto lo puedes ver con algunas fórmulas en:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation

Esencialmente en las relaciones: $\vec{E}\cdot\vec{k}=0$ y $\vec{B}=\frac{1}{c}\vec{k}\times\vec{E}$

En la representación gráfica más bien yo la interpretaría como un valor de magnitud, es decir, un valor numérico abstracto y no espacial. Hay un campo magnético de valor N en Y y otro de valor N' en X, pero tomando a X e Y como un sistema coordenados, no los ejes X e Y espaciales propiamente.....¿O sigo confundido y los campos magnéticos y eléctricos son vectores? Digo, si es así voy a reclamarle a mis profesores de química y física que me desorientaron .

Efectivamente, sigues confundido. Los campos E y B son vectores. Hablar de direcciones X,Y espaciales equivale a tener un eje coordenado X, Y.

Saludos

[adanqfb]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Bien, ya voy entendiendo las cosas, E y G son vectores, son ortogonales y el fotóncito se comporta como cuanto (particula), pero (disculpen la insistencia y la sandez, pero como mencioné anteriormente, más que la mera formulación quiero digerirlo y manejarlo como la tabla de multiplicar del uno, ya que es parte fundamental para el trabajo que estoy realizando) exactamente en qué momento ese fotón se comporta como onda y cómo me doy cuenta de ello ??? Muchas gracias por la paciencia. Saludos.

[pod]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

A groso modo, tienes dos formas de estudiar el mismo fenómeno: ondas o partículas. El estudio a través de ondas es lo que has estado discutiendo con entro. Lo equivalente en partículas, involucra muchísimos fotones (en teoría, infinitos, si hablamos de una onda perfectamente sinusoidales). De alguna forma, las ondas electromagnéticas son una forma de estudiar de una sola vez el comportamiento colectivo de muchísimos fotones a la vez, sin tener que tratarlos uno a uno.

Quizá te sirva de algo este artículo, aunque ese tema lo trata algo tangencialmente: http://forum.lawebdefisica.com/blog.php?b=9

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Bien, ya voy entendiendo las cosas, E y G son vectores, son ortogonales

Son ortogonales en la onda electromagnética si.

y el fotóncito se comporta como cuanto (particula)

No, el fotón aparece al cuantizar el campo electromagnético y él mismo se comporta a veces como una onda y otras veces como una partícula. De hecho cuando en física fundamental se habla de partículas es una abuso del lenguaje, se denomina partícula a todo aquello que tiene un espín dado y una masa dada. Pero esa palabra partícula no es igual al concepto usual de partícula. Es una cosa jodidamente sutil.

Además el fotón es una partícula (en el sentido anteriormente comentado) que se denomina partícula vectorial.

, pero (disculpen la insistencia y la sandez, pero como mencioné anteriormente, más que la mera formulación quiero digerirlo

Atención, nada de mera formulación, formular algo significa que lo has tenido que digerir. NO SE PUEDE HACER TEORÍAS FISICAS SIN FORMULACIÓN MATEMATICA.

De hecho, uno aprende bastate de la física a través de sus formulaciones. No caigamos en lo mismo de siempre de querer hacer una teoría sin matemáticas porque sería lo mismo que querer entender el Quijote sin saber castellano.

exactamente en qué momento ese fotón se comporta como onda y cómo me doy cuenta de ello ??? Muchas gracias por la paciencia. Saludos.

Exactamente en el momento en el que el experimento que diseñas está preparado para sacar características ondulatorias. Interferencia de un fotón consigo mismo, difracciónes, etc.

Uno simplemente puede elegir que caracterísitca estudiar, es lo que se llama el principio de complementaridad.

[carroza]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Bien, ya voy entendiendo las cosas, E y G son vectores, son ortogonales y el fotóncito se comporta como cuanto (particula), pero (disculpen la insistencia y la sandez, pero como mencioné anteriormente, más que la mera formulación quiero digerirlo y manejarlo como la tabla de multiplicar del uno, ya que es parte fundamental para el trabajo que estoy realizando) exactamente en qué momento ese fotón se comporta como onda y cómo me doy cuenta de ello ??? Muchas gracias por la paciencia. Saludos.

Hola. Sin duda, en este hilo te han dado mucha información útil y relevante del campo electromagnético.
No obstante, voy a volver a tu pregunta inicial:

He leido y más o menos entiendo la relación entre la electricidad y el magnetismo, pero, ¿Cómo podría representarse este comportamiento o relación en una grafica donde una esté en función de la otra?

Esta es una pregunta sencilla que merece una respuesta sencilla.

Si representas en el eje de las y la variación temporal del campo electrico (dE/dt) y en el eje de las x la variacion espacial del campo magnetico (el rotacional de B), en un punto cualquiera del espacio, en ausencia de cargas, encuentras que el resultado es una linea recta, de pendiente c^2 (c es la velocidad de la luz).

Si representas en el eje de las y la variación temporal del campo magnetico (dB/dt) y en el eje de las x la variacion espacial del campo electrico (el rotacional de E), en un punto cualquiera del espacio, en ausencia de cargas, encuentras que el resultado también es una linea recta, de pendiente (-1)


Esto es precisamente lo que dicen las ecuaciones de Maxwell.

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Pero siendo estrictos esa no es la respuesta a la pregunta inicial, sino la interpretación de las leyes de Maxwell en ausencia de cargas y corrientes.

[adanqfb]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

A modo de resumen:

Te recomendaría leer algo sobre ondas electromagnéticas ahí podrás apreciar de mejor manera una representación gráfica entre ambos campos.

También te ayudaría calcular determinados campos magnéticos creados por corrientes eléctricas.

Desde ahí (yo) iba mal, en efecto, lo que realmente estaba buscando era teoría sobre onda electromagnética.

Pues para representar campos electromagnéticos, lo mejor suele ser usar las equipotenciales (eléctricas) y líneas de fuerza (tanto eléctricas como magnéticas). Para ondas, en concreto, supongo que lo mejor es dibujar los vectores en un instante fijo de tiempo:

[ATTACH]211[/ATTACH]

En efecto, ese es el comportamiento que estaba buscando, sólo que no lo entendía bien, todavía.

...Pues me temo que no te equivocas, sino que estás muy confundido.

La dualidad onda-corpusculo lo que indica es que las partículas a un nivel muy fundamental de la naturaleza no son ni ondas, ni partículas. Pero toda nuestra física cotidiana está fundamentada en estos conceptos con lo cual nosotros entendemos todo o bien como onda o bien como partícula. Y cosa curiosa, lo que nos dice la naturaleza es que esos conceptos no son tan absolutos como parecen y que las cosas en realidad, a niveles cuánticos, a veces nos parecen ondas y a veces nos parecen partículas.

Pero si te pusieron esa gráfica para ejemplificarte la dualidad onda-corpusculo, disculpalos porque no sabían lo que hacían. Porque no tiene relación alguna.

Esa gráfica te dice que, dada una dirección de propagación digamos la Z, un campo eléctrico variable con el tiempo digamos en X, induce un campo magnético en Y y este a su vez un eléctrico en X y así hasta el infinito y más allá...

A groso modo, tienes dos formas de estudiar el mismo fenómeno: ondas o partículas. El estudio a través de ondas es lo que has estado discutiendo con entro. Lo equivalente en partículas, involucra muchísimos fotones (en teoría, infinitos, si hablamos de una onda perfectamente sinusoidales). De alguna forma, las ondas electromagnéticas son una forma de estudiar de una sola vez el comportamiento colectivo de muchísimos fotones a la vez, sin tener que tratarlos uno a uno.

Quizá te sirva de algo este artículo, aunque ese tema lo trata algo tangencialmente: http://forum.lawebdefisica.com/blog.php?b=9

Pues después de sus comentarios, pod y Entro, concluyo que no estaba confundido, ¡Estaba perdido! Ahora ya entiendo perfectamente el concepto de onda-corpúsculo (así le dicen en España, en México le llamamos onda-partícula, pero es lo mismo). La onda es una forma o modelo para entender y representar la transmision de energía a otros cuerpos y el modelo de partícula o corpúsculo es otra y, aunque ambos se presentan en el universo de forma simultánea, se suele utilizar uno u otro para explicar dicho fenómeno. Ya quedó claro , acabo de aprender algo nuevo.

Hola. Sin duda, en este hilo te han dado mucha información útil y relevante del campo electromagnético.
No obstante, voy a volver a tu pregunta inicial:

He leido y más o menos entiendo la relación entre la electricidad y el magnetismo, pero, ¿Cómo podría representarse este comportamiento o relación en una grafica donde una esté en función de la otra?

Esta es una pregunta sencilla que merece una respuesta sencilla.

Si representas en el eje de las y la variación temporal del campo electrico (dE/dt) y en el eje de las x la variacion espacial del campo magnetico (el rotacional de B), en un punto cualquiera del espacio, en ausencia de cargas, encuentras que el resultado es una linea recta, de pendiente c^2 (c es la velocidad de la luz).

Si representas en el eje de las y la variación temporal del campo magnetico (dB/dt) y en el eje de las x la variacion espacial del campo electrico (el rotacional de E), en un punto cualquiera del espacio, en ausencia de cargas, encuentras que el resultado también es una linea recta, de pendiente (-1)


Esto es precisamente lo que dicen las ecuaciones de Maxwell.

Muy bien, ya voy entendiendo. La relación entre el campo eléctrico y magnético es directamente proporcional, con pendiente positiva y de valor c^2 cuando el campo magnético a través del tiempo está en función de la variación espacial del campo eléctico; y la pendiente es negativa con valor -1 cuando el campo eléctrico a través del tiempo está en función de la variación espacial del campo magnético, lo cual es una deducción de las ecuaciones de Maxwell. Gracias carroza.

Pero siendo estrictos esa no es la respuesta a la pregunta inicial, sino la interpretación de las leyes de Maxwell en ausencia de cargas y corrientes.

De hecho sí lo era, pero como bien apuntaron, necesitaba de otros conceptos para poder entender lo que comentó carroza, de otro modo, me hubiera quedado en las mismas .

Creo que ahora sí, ya entendí.

[Entro]

Re: Campo electromagnético de forma gráfica

Pues enhorabuena...