2o ciclo sobre cargas eléctricas y campos

[ser humano]

¿de que manera una carga electrica genera un campo electrico?

[pod]

Re: solobre cargas electricas y campos

El campo eléctrico es una herramienta matemática que nos permite explicar una interacción que vemos entre cargas. Esa interacción se podría explicar con un solo paso, es decir, tenemos dos cargas e interactúan según la Ley de Coulomb; o bien en dos pasos: la primera carga crea el campo y la segunda sufre una fuerza proporcional a él. Pero fíjate que el campo así introducido es un mero intermediario que nos permite separar el proceso y estudiar por una parte la creación del campo (necesitando sólo una carga), y luego saber como dicho campo afectará a cualquier otra carga.

Esto quiere decir que, en realidad, el campo no tiene entidad física. Es un mero artificio útil para calcular. Lo que físicamente vemos es que hay una interacción, y eso si que podemos explicar cómo se produce (intercambiando fotones).

[aLFRe]

Re: solobre cargas electricas y campos

Si alguien te empujase ahora mismo tu girarías la cabeza para descubrirlo.
Hay una sensación de "contacto" o "vecindad" asociada a la posibilidad de ejercer fuerzas.
Cuando tú intentas construir una explicación sobre cómo funciona la Naturaleza,
estas ideas "familiares" condicionan tu forma de enfrentarte a los problemas.

Cuando Newton empezó a estudiar la gravedad descubrió
que esta forma de interpretar las fuerzas como "de contacto" no permitía explicarla.
Introdujo la idea de "acción a distancia"
- en algunos libros se atribuye esta idea a lecturas poco "científicas" de Newton -
Esta idea, al menos tal y como yo la conozco, quería decir que una masa
era "capaz de" actuar sobre otra masa a distancia sin que existiese nada entre ambas más que el vacio.

Faraday, cuando empezó a estudiar la electricidad y el magnetismo
vio que está idea de "acción a distancia" no funcionaba demasiado bién
y pensó en terminos de "líneas de fuerza" para explicar estos fenómenos.

En la primitiva idea de Faraday el espacio próximo a una carga o a un polo magnético
aparece una línea de fuerza que existe con independencia de que haya otra carga o polo en sus proximidades.
Esta línea se originan en las cargas o polos.
El conjunto de todas estas líneas de fuerza se llama campo de fuerza ( William Thomson aka Lord Kelvin )

En resumen el campo pasa a ser una propiedad del espacio en el entorno de una "masa activa"

Saludos.

[Entro]

Re: solobre cargas electricas y campos

En mi opinión, un campo no es solo una herramienta matemática para describir interacciones sin sentido físico. Quizás originalmente este fué su sentido, pero no creo que esto sea correcto, al menos no sin matizarlo.

A parte de que hoy día podemos describir las interacciones de tipo no gravitatorio de una manera excelente en términos básicos gracias a la cuántica. Desde un mero punto de vista clásico los campos tienen entidad física desde el mismo momento que se pueden propagar y producir acciones a distancia, pueden ser emitidos y dirigidos, como son las ondas electromagnéticas que no son más que campos en propagación.

Por lo tanto, a mi siempre me ha rechinado eso de que los campos sólo son herramientas matemáticas para describir las fuerzas producidas entre dos cargas de algún tipo. Un campo es algo más que eso, representa una propiedad adquirida por una región del espaciotiempo donde se encuentran dichas cargas.

Desde el punto de vista cuántico esto se ve muy claro, pero personalmente rehuiría de esta explicación un tanto funcional del concepto de campo y haría más incapié en su existencia e independencia física.

[aLFRe]

Re: solobre cargas electricas y campos

Quizás el hilo este estaría mejor situado en Filosofía de la Ciencia.

El concepto de energía fue introducido por Leibniz
( ese hombre tan inteligente que además olía bién en palabras
de una aristocrata, que lo conoció y sin duda lo olió )
para buscarle las cosquillas a Newton
y pasar de la conservación de la cantidad de movimiento $p=mv$
a la conservación de la suma de las cantidades $mv^2$
a la que llamó fuerza viva
y $mgz$ a la que llamó fuerza muerta
Esto ha perdurado en el famoso teorema de las fuerzas vivas
que todos habréis estudiado
( si tuvisteis la suerte de que no os pillase Bolonia
o que un mosso - asesino, asesino - no os dejase impedidos a base de golpes )

La palabra energia viene de los terminos griegos en ( dentro )
y ergon ( acción o trabajo ) y la introduce por primera vez Young in 1807.
Cuando pueda os contaré un poco más sobre esto.

Faraday nace en 1791 ( a finales del siglo Xviii ) y muere en 1867
Tiene una vida fascinante, su padre era un herrero y su madre ama de llaves
y es posiblemente uno de los mayores genios de la Física.
William Thomson ( Lord Kelvin ) nace en 1824
y Helmholtz en 1821

En este siglo Xix, Helmholtz define la idea general de la energía
eliminando esa ambiguedad entre fuerzas, acciones y energías
y ya Thomson diferencia entre energías y fuerzas.
Como veis estos trabajos son posiblemente posteriores a los de Faraday.

Luego estamos en una corriente de pensamiento donde muchas cosas se llaman fuerza.

Una práctica que se solía realizar
( antes de Bolonia claro... porque con Bolonia da lo mismo
que alguien entienda algo... lo importante es el dinero )
era tomar una hoja de papel, poner encima un imán y cubrirla con limaduras de hierro.
Se ve que las virutas de hierro dibujan unas líneas sobre la hoja...
y este es el concepto de líneas de fuerza.
Es una propiedad espacial ( el campo se define en el espacio )
que se ve cuando se sitúa un grano de Hierro.

Más allá de todo esto hoy en día sabemos que la densidad volumétrica de energía
electromagnética en el vacio depende de la suma de los cuadrados de las amplitudes
de los campos eléctrico y magnético...
y que se puede expresar en función del cuadrado de la amplitud del potencial vector
no sé si esto lo incorporó Maxwell
o fue otro de los genios que investigaban estas cosas.

Todo lo que se ha comentado posteriormente está muy bién pero requiere un paso más
que por supuesto no se debe a Faraday, ni a nadie de los que hemos citado
y es conocer la hipótesis de los cuantos de Planck.
Para un campo electromagnético variable en el tiempo ( armónico )
esta densidad volumétrica de energía se puede expresar en función del número medio
de fotones y por tanto la misma amplitud del potencial vector que describe el campo
se puede poner en función del número de fotones.

Podríamos hablar un poco más pero lo que quería poner de manifiesto
es que cada uno de los físicos se apoyó en lo que se conocía en cada tiempo
y lo describió según el lenguaje de la época.

Los campos que se estudian en primero de carrera son esas líneas de fuerza de Faraday,
esta idea permite resolver muchísimos problemas de forma muy ingeniosa
( creativa si fuese a uno a quien se le hubiese ocurrido )
Los del electromagnetismo incorporan las ideas de Thomson y Maxwell
y los de los cursos superiores de Física Estadística y los elementales de Teoría Cuántica
de Campos arrancan de lo último que os he contado.

La película "American Story X" me enseñó que siempre es bueno concluir un texto
donde se recopilan muchas cosas de muchas fuentes
- lo cual puede hacerlo cualquiera -
con una cita que nos deje algo para nosotros al final y apunte la conclusión del texto.
Como siempre hay alguien que pensó y expresó algo apropiado antes que uno mismo,
cuando no se puede escribir algo mejor... se roba y todo queda bordado.

Hemos empezado en el siglo Xvii y es lógico cerrar el círculo con una frase
que Newton le dijo a Hooke en 1676.

If I have seen a little further it is by standing on the shoulders of Giants.

Un saludo y como siempre gracias a todos por leerme.