Secundaria ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

[Spike]

Hola a todos,

Es una pregunta muy simple, pero me gustaría aclarar conceptos. ¿Hay alguna diferencia entre la "interacción eléctrica" e "interacción electromagnética"?
Saludos y gracias!

[Mossy]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Sí, por supuesto. La segunda engloba a la primera pero la primera no engloba a la segunda. Una interacción electromagnética es, como su propio nombre indica, una interacción eléctrica y una interacción magnética.

[Spike]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Hola Mossy,

Estaba pensando en una definición de ambas interacciones basándome en la carga eléctrica.
¿Podría decirse que la interacción eléctrica es cualquier interacción entre cargas que están estáticas, y que la interacción electromagnética es cualquier interacción entre cargas en movimiento?
De ser así, ¿cómo se llamaría al estudio que engloba a los dos tipos de interacciones?
Saludos y gracias,

[Julián]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Una interacción eléctrica se da entre cargas en reposo.

Una interacción magnética se da entre cargas con movimiento relativo constante.

Una interacción electromagnética se da entre cargas con movimiento relativo acelerado.

[Mossy]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Hola Mossy,

Estaba pensando en una definición de ambas interacciones basándome en la carga eléctrica.
¿Podría decirse que la interacción eléctrica es cualquier interacción entre cargas que están estáticas, y que la interacción electromagnética es cualquier interacción entre cargas en movimiento?
De ser así, ¿cómo se llamaría al estudio que engloba a los dos tipos de interacciones?
Saludos y gracias,

Sin enrollarme mucho, en electromagnetismo tienes 3 situaciones: la electrostática, en la cual se estudian situaciones donde las cargas están en reposo y por tanto los campos eléctricos no varían con el tiempo. La magnetostática, en la cual se estudian los campos magnéticos creados por corrientes estacionarias (básicamente, que existen desde siempre y hasta siempre y que fluyen normalmente, sin acumularse o apilarse en ningún sitio) y los campos magnéticos son constantes en el tiempo. Y después tienes la electrodinámica, donde los campos eléctricos y magnéticos varían con el tiempo y unos producen otros, y muchos más fenómenos.

Ahora, no hay que pensar que una interacción eléctrica es una interacción electrostática: si una carga acelerada penetra en una zona con un campo eléctrico, sufre una fuerza eléctrica. El movimiento no tiene que ver en la interacción (salvo que para que una carga sufra fuerza magnética debe tener velocidad no nula).

Las interacciones en física clásica las puedes modelar por fuerzas; si las fuerzas involucran campos eléctricos tienes una interacción eléctrica, si involucran campos magnéticos tienes una interacción magnética y si involucras al campo electromagnético tienes una interacción electromagnética. Sin más.

Una interacción eléctrica se da entre cargas en reposo.

Una interacción magnética se da entre cargas con movimiento relativo constante.

Una interacción electromagnética se da entre cargas con movimiento relativo acelerado.

No me gusta esa clasificación. Dos electrones que se acercan el uno al otro se repelen eléctricamente, y no están en reposo. Una carga en el seno de un campo magnético sufre una fuerza magnética aún estando en movimiento acelerado.

[skynet]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

en realidad son lo mismo ya que los campos magneticos son la consecuencia de aplicar las transformaciones relativistas al campo electrico en movimiento

[pod]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

en realidad son lo mismo ya que los campos magneticos son la consecuencia de aplicar las transformaciones relativistas al campo electrico en movimiento

No estoy de acuerdo con esta frase, redactada de esta forma concreta. Además de que en el contexto del hilo es innecesario hablar de relatividad y puede confundir...

Tal y como lo dices, sería cierto si toda configuración de campos donde haya campo magnéticos pudiera convertirse en una configuración de sólo campo eléctrico mediante una transformación de Lorentz. Sin embargo, esa afirmación no es cierta: una forma de verlo es invocar los invariantes relativistas: sabemos que las transformaciones de Lorentz dejan invariante el producto escalar de tri-vectors: $\vec E \cdot \vec B$. En particular, si este producto no es cero en un sistema de referencia, tampoco será cero en ningún otro; y no habrá ningún sistema de referencia donde haya sólo campo eléctrico.

Por lo tanto, no es cierto decir que todo campo magnético sea sólo un campo eléctrico visto desde otro sistema de referencia.

Lo que si es cierto es decir que los campos eléctrico y magnético forman parte de una única entidad (el campo electromagnético, representado matemáticamente de forma conjunta mediante el tensor de Faraday), y que la diferenciación entre campo eléctrico y campo magnético aparece únicamente al proyectar el campo sobre un sistema de referencia concreto.

Ahora bien, insisto, toda esta disquisición no es necesaria para el nivel del debate que había en el hilo. No tenía mucho sentido hablar de esto aquí, pero era necesario dejarlo más o menos claro...

[Julián]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Ahora, no hay que pensar que una interacción eléctrica es una interacción electrostática: si una carga acelerada penetra en una zona con un campo eléctrico, sufre una fuerza eléctrica

Y magnética, por lo tanto electromagnética. $\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v}\times \vec{B})<br />$

Las interacciones en física clásica las puedes modelar por fuerzas; si las fuerzas involucran campos eléctricos tienes una interacción eléctrica, si involucran campos magnéticos tienes una interacción magnética y si involucras al campo electromagnético tienes una interacción electromagnética.

¿entonces es por fuerza o que tipo de campos actúan? Porque si es por fuerza solamente existe la fuerza eléctrica y la fuerza magnética y en donde si en una interacción se dan ambas, las fuerzas son electricas y magnéticas (que en forma resumida se denomina electromagnética). Una fuerza es electromagnética si actúan estas 2. Esto se evidencia en la ecuación de Lorentz.


Si se está hablando desde un punto de vista de la mecánica clásica, el campo electromagnético es la combinación de 2 campos (relacionados) y no un campo por mismo. Luego en relatividad se define el campo electromagnético en forma tensorial como una entidad física propia, en donde la parte eléctrica o magnética son 2 aspectos de este. Pero ahi ya nos estamos llendo de un hilo de secundaria.

Dos electrones que se acercan el uno al otro se repelen eléctricamente, y no están en reposo. Una carga en el seno de un campo magnético sufre una fuerza magnética aún estando en movimiento acelerado.

Negativo (sola hay que usar la lógica), si se acercan 2 cargas a velocidad constante, eso implica que el campo eléctrico es nulo (en caso contrario la velocidad no sería constante y existiría una interacción electromagnética).

es decir:

$\dst \vec{F} = q ((\vec{{E}_{1}} - \vec{{E}_{2}}) + \vec{v} \times \vec{B} )$

Lo caracteriso en palabras. Para que se acerquen 2 cargas positivas a velocidad constante, la fuerza eléctrica externa debe ser igual a la fuerza eléctrica entre estas cargas pero en sentido contrario.

$\dst \vec{{E}_{1}} = \vec{{E}_{2}}$

Por lo que la fuerza resultante es netamente magnética:

$\dst <br /> \vec{F} = \vec{v} \times \vec{B}$

En cambio si se hacercan el uno al otro pero con aceleración eso implica que la fuerza eléctrica externa y entre las cargas no son iguales, existiendo una fuerza eléctrica y magnética, por lo tanto electromagnética.

$\dst \vec{F} = q (\vec{{E}_{R}} + \vec{v} \times \vec{B} )$

Solamente existe una interacción puramente eléctrica cuando la velocidad es cero.

$\dst \vec{F} = q \vec{E}$

Una carga en el seno de un campo magnético sufre una fuerza magnética aún estando en movimiento acelerado.

Si y electrica, por lo tanto electromagnética.

[Mossy]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Creo que te has liado un poco. Vamos a ver:

Y magnética, por lo tanto electromagnética. $\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v}\times \vec{B})<br />$

¿Por qué dices esto? Yo no hablé de campos magnéticos. Si no hay campos magnéticos, no hay fuerzas magnéticas.

¿entonces es por fuerza o que tipo de campos actúan? Porque si es por fuerza solamente existe la fuerza eléctrica y la fuerza magnética y en donde si en una interacción se dan ambas, las fuerzas son electricas y magnéticas (que en forma resumida se denomina electromagnética). Una fuerza es electromagnética si actúan estas 2. Esto se evidencia en la ecuación de Lorentz.

Si tienes un campo eléctrico (sin campos magnéticos) $\vec{E}$ una partícula cargada sufre una fuerza eléctrica $\vec{F}=q \vec{E}$, por la propia definición de campo eléctrico. Si tienes un campo magnético (sin campos eléctricos) $\vec{B}$ una partícula cargada moviéndose a velocidad $\vec{v}$ sufre una fuerza magnética $\vec{F}= q \vec{v} \times \vec{B}$. Si tienes presentes un campo eléctrico $\vec{E}$ y un campo magnético $\vec{B}$, entonces la fuerza total que sufre una partícula cargada es la resultante de ambas fuerzas, es decir, lo que se denomina fuerza de Lorentz $\vec{F} = q( \vec{E}+\vec{v} \times \vec{B} )$.

Vale, pues en el primer caso tienes una interacción eléctrica, en el segundo una interacción magnética y en el tercero una interacción electromagnética.

Si se está hablando desde un punto de vista de la mecánica clásica, el campo electromagnético es la combinación de 2 campos (relacionados) y no un campo por mismo. Luego en relatividad se define el campo electromagnético en forma tensorial como una entidad física propia, en donde la parte eléctrica o magnética son 2 aspectos de este. Pero ahi ya nos estamos llendo de un hilo de secundaria.

Sí, estamos hablando desde un punto de vista clásico y no relativista. Meter temas relativistas, como dice Pod, puede liar más el asunto.

Negativo (sola hay que usar la lógica), si se acercan 2 cargas a velocidad constante, eso implica que el campo eléctrico es nulo (en caso contrario la velocidad no sería constante y existiría una interacción electromagnética).

Yo no dije que la velocidad fuese constante. Sólo dije que si dos electrones se acercaban, ambos sufren una fuerza eléctrica que les hace repelerse. El campo eléctrico no puede ser nulo de ninguna manera, basta aplicar el teorema de Gauss. No te líes, no hay que meter más campos externos. La situación es dos electrones acercándose desde el infinito a una región de interacción con velocidad arbitraria (no necesariamente constante).

Solamente existe una interacción puramente eléctrica cuando la velocidad es cero.

Esto no es cierto. Si no hay campo magnético, también tienes una interacción puramente eléctrica.

Si y electrica, por lo tanto electromagnética.

No tiene por qué. No he dicho que haya campos eléctricos.

Si no hay campos eléctricos, no hay fuerzas eléctricas. Si no hay campos magnéticos, no hay fuerzas magnéticas. Si no hay campos gravitatorios, no hay fuerzas gravitatorias. Es así de simple.

Saludos

[Julián]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

¿Por qué dices esto? Yo no hablé de campos magnéticos. Si no hay campos magnéticos, no hay fuerzas magnéticas.

Si hay 2 cargas con movimiento relativo, ya hay campo magnético. La fuente del campo magnético es

$\dst \nabla \times \vec{B} = \mu J + \mu \varepsilon \frac{d \vec{E}}{dt}$

donde $\dst \vec{J} = n q \vec{v}$

Cargas con movimiento = densidad de corriente = fuente de campo magnético.

Yo no dije que la velocidad fuese constante. Sólo dije que si dos electrones se acercaban, ambos sufren una fuerza eléctrica que les hace repelerse.

Y magnética, ya que 2 electrones con un movimiento relativo son fuentes de campos magnéticos. Es más si se acercan, debe por lo tanto desacelerarse y estamos ante cargas aceleradas. La desaceleración es debida al campo eléctrico y el campo magnético produce una fuerza perpendicular al campo magnético y a su velocidad, tal que su trayectoria tenderá a ser helicoidal. Siempre que 2 cargas del mismo signo se acercan sin ninguna fuerza externa de por medio hay aceleración. Lo mismo si son de signos contrario y se alejan, hay aceleración.

Cargas aceleradas = electromagnetismo

Si los 2 electrones se desplazan a velocidad constante debe por lo tanto existir una fuerza eléctrica opuesta a la producida por ambas cargas. De manera tal que solamente existe la fuerza magnética.

cargas con movimiento constante = magnetoestática

Por ejemplo entre 2 conductores paralelos y separados por donde circula una corriente eléctrica, estos experimentan una fuerza magnética que tenderá a separar o juntar los mismos, dependiendo el signo de las corrientes. Si bien las cargas "sienten" la fuerza eléctrica de las cargas del otro conductor (2 conductores separados por un dieléctrico conforman un capacitor, por más que sean 2 simples cables separados por una distancia), esta fuerza es cancelada por la fuerza intermolecular entre los electrones de conducción y los núcleos positivos fijos.

Esto no es cierto. Si no hay campo magnético, también tienes una interacción puramente eléctrica.

No hay forma que entre 2 cargas con movimiento relativo no exista campo magnético.

[Mossy]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

$\displaystyle \frac{F_{elec}}{F_{mag}} = \frac{4 \pi k_{Coulomb}}{v^2 \mu _0} \sim 10^{16}$.

¿Me quieres decir que tienen algo de relevancia teórica los campos magnéticos producidos por los electrones frente a su repulsión eléctrica? Estamos hablando de un campo del orden de $10^{-20}$ T. Es como si hablas con los del LHC y les dices que se han olvidado de incluir la gravedad terrestre en sus ecuaciones.

Estamos tratando de definir los conceptos de interacción puramente eléctrica, puramente magnética y electromagnética desde un punto de vista teórico. No vamos a entrar en este hilo en diminutas correcciones que no aportan nada...

[Julián]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

¿Me quieres decir que tienen algo de relevancia teórica los campos magnéticos producidos por los electrones frente a su repulsión eléctrica?

Porque si la velocidad de las cargas es constante eso implica que el campo eléctrico es cero, nulo, no existe. Y la fuerza graviticional, considerando la masa de electrones y protones así como la constante gravitacional es muy pero muy por debajo de la fuerza magnética.

Respondeme esto ¿De que otra forma 2 cargas del mismo signo se podría acercar con velocidad constante si no existe una fuerza eléctrica opuesta a la generada por estas (de manera tal que la fuerza eléctrica resultante sea cero)?
En caso contrario (la única fuerza eléctrica sea la debida por las cargas ) habría aceleración y esa aceleración produciría una variación de velocidad lineal (por la fuerza eléctrica que ya no sería su resultante cero) y una fuerza que tendería a producir una trayectoria helicoideal, debido a que la fuerza magnética es paralela a la velocidad y al campo. No compiten las fuerzas.

Fuerza eléctrica mas magnética = fuerza electromagnética = cargas aceleradas.

A su vez, si una carga subatómica como un electrón con un movimiento relativo con respecto a un material ferromagnético, este sentirá una fuerza magnética debido a los dipolos magnéticos en su interior. $\vec{M}$. Si el electrón no tendría una velocidad relativa, no existiría fuerza. Apenas acelere cambiando su dirección (no su magnitud en velocidad), por ese "torque" emitirá el electrón una onda electromagnética.

Pero esta emisión de onda EM no existe entre 2 conductores paralelos y separados por donde circula una corriente eléctrica constante. Estos conductores experimentan una fuerza magnética que tenderá a separar o juntar los mismos, dependiendo el signo de las corrientes. Si bien las cargas "sienten" la fuerza eléctrica de las cargas del otro conductor en un primer instante, un transitorio (2 conductores separados por un dieléctrico conforman un capacitor, por más que sean 2 simples cables separados por una distancia), esta fuerza es cancelada por la fuerza intermolecular entre los electrones de conducción y los núcleos positivos fijos del cristal, habiendo solamente fuerza magnética entre estas cargas.

cargas con movimiento constante = magnetoestática (no importa que sea pequeña comparada con otra cosa, es la única fuerza que hay además de la gravitacional pero esta es mucho más pequeña que la magnética)

Por lo tanto para que 2 cargas sientan solamente una fuerza eléctrica es cuando estas están necesariamente en reposo. Por cierto, fuerza no es igual a trabajo por si es necesario resaltar esto último por si acaso. Ya que apenas se mueven, hay fuerza magnética también.

[Spike]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Gracias a todos por vuestras respuestas, pero hay cosas que no tengo claras. ¿Hay algún texto que explique todos estos conceptos, pero que sea muy preciso con las palabras interacción y fuerza?
Gracias!

[Julián]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería. D. Cheng. Es necesario conocimiento de cálculo para el mismo.

[Spike]

Re: ¿Diferencias entre interacción eléctrica e interacción electromagnética?

Hola a todos,

Basándome en una imagen que he encontrado, he realizado un esquema de las expresiones que se pueden usar al hablar de un área concreta del electromagnetismo.

Interacción entre cargas eléctricas o electromagnetismo:
Las cargas eléctricas interaccionan entre ellas mediante fuerzas de atracción o repulsión (por la mediación de campos electromagnéticos). A estas fuerzas se las llama fuerzas electromagnéticas, y actúan de manera distinta dependiendo de si las cagas están estáticas o en movimiento. Esto nos da tres situaciones:

		Términos que se pueden usar al hablar de esta situación y de las fuerzas que se originan:
Electrostática		Interacción eléctrica Interacción electrostática Fuerza eléctrica Fuerza electrostática
Magnetostática		Interacción eléctrica Interacción magnetostática Interacción magnética Fuerza eléctrica Fuerza magnetostática Fuerza magnética
Electrodinámica		Interacción electromagnética Interacción electrodinámica Fuerza electromagnética Fuerza electrodinámica

¿Qué os parece?, ¿Hay algo mal?
Saludos y gracias,