EL ORIGEN DEL CAMPO ELECTROMAGNETICO

Introducción.

La Mecánica Cuántica (MC) es una teoría extremadamente precisa, permite calcular las magnitudes físicas con extraordinaria precisión. Por ejemplo, para la masa del electrón predice un valor comprendido entre 0 e infinito, y para la carga eléctrica predice un valor comprendido entre menos infinito y más infinito.

Por otra parte, también explica ¿Qué es la masa?, ¿Qué es la carga? etc. La masa es una propiedad intrínseca de la materia y la carga es una propiedad intrínseca de la materia.

En definitiva la MC cuando no sabe calcular alguna magnitud física atribuye dicho valor al AZAR y cuando no sabe lo que es, lo define como una propiedad intrínseca de la materia, lo que es mucho más sutil que asignárselo a los dioses.

Hemos visto en este blog, como la masa y la carga del electrón además de que se pueden calcular, están relacionadas entre sí, como también lo están, las diferentes constantes que se utilizan, como la constante del campo eléctrico, la del campo magnético, la constante del campo gravitatorio, etc.

Todas las constantes están relacionadas, no son debidas al azar, y se pueden calcular en función de una única constante, la velocidad de la luz.

Por lo tanto, si las constantes están relacionadas, también lo estarán los diferentes campos, eléctrico, gravitatorio, y magnético. De hecho las ecuaciones de Maxwell, relacionan los campos eléctrico y magnético por lo que reciben el nombre de campo electromagnético. Vamos a ver en este post como la relación va un poco más allá de lo que nos cuenta la física tradicional. Veremos, cómo ambos campos son manifestaciones diferentes de un mismo campo, el campo magnético.

Campo magnético creado por una espira circular.

Consideremos una  espira circular recorrida por una corriente eléctrica I, como se muestra en la figura 1, sabemos que dicha corriente genera un campo magnético B en su centro, de forma que el sentido del campo magnético viene determinado por la regla de la mano derecha o regla del sacacorchos.

  

Figura 1, Campo magnético creado por una corriente eléctrica circular I

Fuerza entre dos espiras.

Consideremos dos espiras contenidas en planos paralelos de igual radio r y separadas una distancia d a lo largo del eje z. Por ambas espiras circula la misma corriente I.

 Figura 2. Fuerza entre espiras contenidas en planos paralelos.

Si las corrientes tienen el mismo sentido, la fuerza es atractiva y si tienen sentido contrario, la fuerza es repulsiva.

Si las espiras en vez de estar en planos paralelos, están en el mismo plano, el  sentido de las  fuerzas cambia. Si las corrientes tienen el mismo sentido, la fuerza es repulsiva (fig. 3) y  si tienen sentido contrario (fig. 4), la fuerza es atractiva.

Figura 3.  Fuerza entre espiras contenidas en el mismo plano 
con corrientes en el mismo sentido.

Figura 4.  Fuerza entre espiras contenidas en el mismo plano

 con corrientes en sentido contrario.

Con corrientes en el mismo sentido, la fuerza atractiva entre espiras situadas en planos paralelos, se convierte en repulsiva al situar las espiras en el mismo plano.

Con corrientes en sentido distinto, la fuerza repulsiva entre espiras situadas en planos paralelos, se convierte en atractiva al situar las espiras en el mismo plano.

Campo eléctrico.

Según la ley de Coulomb, cuando tenemos una carga puntual q, y situamos otra carga puntual q’  a una distancia r de la primera, la carga q’ experimentará de forma instantánea una fuerza que, según la ley de Coulomb, es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. Si la carga es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido hacia afuera (fig. 5a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga (fig. 5b).

Figura 5. Dirección y sentido del campo eléctrico.

a) carga positiva. b) carga negativa

En definitiva, si tenemos un punto del espacio que posee la propiedad denominada carga eléctrica (que ni la física clásica ni la mecánica cuántica explican que es la carga), rodeado de otros puntos del espacio que no poseen la propiedad intrínseca que denominamos carga eléctrica, en dichos puntos del espacio tenemos un campo eléctrico.

 

Figura 6. Campo creado por un punto del espacio con carga.

Si el punto del espacio con carga se mueve a través de los puntos que no tienen carga entonces se genera un campo magnético.

El Campo Electromagnético.

En el modelo desarrollado en este blog, el Universo está formado por átomos de espacio de cuatro dimensiones, de las cuales, tres las observamos como espacio y la cuarta como tiempo.

Por lo tanto, el campo magnético creado por una corriente I que recorre una espira circular (fig. 1) tendrá también una componente temporal, ya que la dimensión temporal es perpendicular a las tres dimensiones espaciales.

Para simplificar, supongamos tenemos una espira circular, recorrida por una corriente I, situada en Planilandia. 

  

Figura 7. Campo magnético temporal

Supongamos además, que vamos reduciendo la espira hasta alcanzar el tamaño de Planck (r » 10^-33 m), y que la corriente que circula es igual a 1A. En estas condiciones, los culombios, que es unidad arbitraria de carga eléctrica, coinciden con el tiempo, en segundos, que la partícula tarda en dar una vuelta. Lo que nos permite calcular el valor de la carga eléctrica, tal como se ha visto en La Dualidad Onda-Partícula es un Fenómeno Clásico.

Además, como el campo magnético va en la dirección temporal, este no se observa, pero si sus efectos, repulsiones y atracciones, que denominamos cargas eléctricas (fig 8).  

Figura 8. Campo magnético temporal.

En el espacio tridimensional, las espiras las podemos poner en el mismo plano o en planos paralelos, lo que convierte o cambia las fuerzas atractivas en fuerzas repulsivas y viceversa. En cambio, en la dimensión temporal, no puedo mandar una espira o átomo de Planck al futuro o al pasado de otra espira, con lo que siempre se observan atracciones, cuando los campos magnéticos están en antiparalelo y repulsiones, cuando están en paralelo.

Conclusión.

El Campo Eléctrico es la Componente Temporal 

del Campo Magnético.

Sólo existe un único campo, El Campo Magnético, que tiene cuatro componentes, tres espaciales y una temporal, que denominamos Campo Eléctrico.

Por lo que sé, el campo magnético del electrón no ha sido medido, pero si su momento magnético, que según la MC es otra propiedad intrínseca de la materia. Si el electrón es un punto con carga eléctrica en reposo, no debería tener momento, ya que el momento es debido al movimiento de la masa (momento angular) o de la carga (momento magnético)

A partir de este modelo, es fácil, como veremos en un próximo post,  calcular el momento magnético del electrón, muón etc. Basta con aplicar la definición de momento.