Ecuación #29: La Ecuación Maxwell-Faraday

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elsalvador.com

Por Napoleón Cornejo

2018-08-12 5:00:11

Los genios no se hacen en la universidad. Se hacen cuando son niños. A veces solo toma un gesto, una palabra o una coincidencia para cambiarle la vida a un joven. Para Michael Faraday, el regalo de un cliente le cambió la vida, y debido a eso, el curso de la humanidad cambió también. Era un boleto para una charla de ciencias en Londres. El año era 1812.

Nacido en los suburbios de la capital británica y en el seno de una familia pobre, a veces un trozo de pan era todo lo que tenía para llevarse a la boca. No pudo terminar la escuela y tuvo que trabajar de repartidor para una imprenta. Con curiosidad insaciable, aprovechaba las tardes para quedarse leyendo los libros ahí disponibles y desarrolló una fascinación por la electricidad y sus propiedades, cuyo estudio era aún bastante primitivo. Cuando un cliente le regaló un boleto para ir a una charla sobre eso, no desaprovechó la oportunidad.

Faraday quedó cautivado. Atendía con frecuencia y tomaba notas de las charlas. Las transformó en un cuadernillo que luego envió al director de la Academia de Ciencias. Causó tan buena impresión que le concedieron un trabajo como asistente. Apoyaba a grandes científicos de la época con sus experimentos y en sus tiempos libres realizaba los propios. Habiendo observado una inexplicable relación entre una corriente y la aguja de un compás, una noche decidió enrollar un alambre de cobre alrededor de un cilindro. Las puntas en los extremos del alambre las puso muy cerca, pero sin tocarse, y luego fue por un imán. Movió el imán dentro de la espiral de alambres y para su sorpresa, ¡en las puntas de produjo una chispa! Faraday había descubierto la inducción eléctrica y con ello el primer generador eléctrico. Desde ese momento la humanidad sabría cómo transformar el movimiento en energía.

Piense cuánta de nuestra vida moderna depende de lo hecho por Faraday esa noche. Mover un imán entre un conductor produce electricidad. De ahí salen los generadores eléctricos, los micrófonos y los inductores en circuitos electrónicos. Las presas hidroeléctricas aprovechan el poderoso flujo del agua para mover conductores entre grandes imanes para producir la electricidad que llega a nuestros hogares. Los sensores en misiones espaciales analizan los campos magnéticos de los planetas midiendo las corrientes que se producen cuando mueven un conductor en sus órbitas.

Aunque había descubierto el fenómeno, sus colegas y la comunidad científica exigían demostrar esa relación en un preciso lenguaje matemático. Pero la falta de educación formal fue su gran obstáculo. Tuvo que llegar otro brillante físico, el escocés James Clerk Maxwell, para formalizar matemáticamente todo su trabajo. Maxwell precisó la Ley de la Inducción Eléctrica así:

? xE = – dB/dt

A la izquierda la (E) representa el fenómeno eléctrico y la dirección en la que fluye la corriente. A la derecha, la (B) representa el fenómeno magnético variando en el tiempo (t). En términos sencillos, la ecuación se lee de la siguiente manera: la dirección de la corriente eléctrica inducida es igual a la variación negativa del campo magnético. La simbología está ahí para indicar que la corriente solo se generará cuando el imán se mueva y no cuando esté quieto.

Esta expresión, conocida como la ecuación Maxwell-Faraday, es parte de un hito. Es considerada una de las cuatro ecuaciones que gobiernan todos los fenómenos electromagnéticos. Para sus 40 años, Faraday ya había inventado el generador, el transformador y el motor; aparatos que cambiaron todas las industrias y los hogares. Industrias ultra modernas como los vehículos eléctricos de Elon Musk en Tesla son solo una continuación de las ideas que tuvo ese niño pobre en Londres, con un inmenso deseo por entender. En su honor la medida en el sistema métrico para capacitancia eléctrica hoy se conoce como ‘faradio’.

(La edición impresa puede no mostrar las fórmulas adecuadamente. Para conocer detalles, visite el sitio web: http://52ecuaciones.xyz).

Ingeniero Aeroespacial salvadoreño,
radicado en Holanda.
cornejo@52ecuaciones.xyz