Campo electromagnetico
Un campo electromagnético (también EM campo o EMF ) es una clásica (es decir, no cuántica) campo producido por la aceleración de cargas eléctricas . [1] Es el campo descrito por la electrodinámica clásica y es la contraparte clásica del tensor de campo electromagnético cuantificado en la electrodinámica cuántica . El campo electromagnético se propaga a la velocidad de la luz (de hecho, este campo puede identificarse como luz) e interactúa con cargas y corrientes. Su contraparte cuántica es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (las otras songravitación , interacción débil e interacción fuerte .)
El campo puede verse como la combinación de un campo eléctrico y un campo magnético . El campo eléctrico es producido por cargas estacionarias y el campo magnético por cargas en movimiento (corrientes); estos dos se describen a menudo como las fuentes del campo. La forma en que las cargas y las corrientes interactúan con el campo electromagnético se describe mediante las ecuaciones de Maxwell y la ley de fuerza de Lorentz . [2] La fuerza creada por el campo eléctrico es mucho más fuerte que la fuerza creada por el campo magnético. [3]
Desde una perspectiva clásica en la historia del electromagnetismo , el campo electromagnético puede considerarse como un campo suave y continuo que se propaga en forma de onda. Por el contrario, desde la perspectiva de la teoría cuántica de campos , este campo se considera cuantificado; lo que significa que el campo cuántico libre (es decir, el campo que no interactúa) se puede expresar como la suma de Fourier de los operadores de creación y aniquilación en el espacio de energía-momento, mientras que los efectos del campo cuántico que interactúa se pueden analizar en la teoría de la perturbación a través de la matriz S con con la ayuda de toda una serie de tecnologías matemáticas como la serie de Dyson , el teorema de Wick ,funciones de correlación , operadores de evolución temporal , diagramas de Feynman , etc. Tenga en cuenta que el campo cuantificado sigue siendo espacialmente continuo; sin embargo, sus estados de energía son discretos (los estados de energía del campo no deben confundirse con sus valores de energía , que son continuos; los operadores de creación del campo cuántico crean múltiples estados discretos de energía llamados fotones ).
El campo electromagnético puede verse de dos formas distintas: una estructura continua o una estructura discreta.
Clásicamente, se piensa que los campos eléctricos y magnéticos son producidos por movimientos suaves de objetos cargados. Por ejemplo, las cargas oscilantes producen variaciones en los campos eléctricos y magnéticos que pueden verse de una manera "suave", continua y ondulada. En este caso, se considera que la energía se transfiere continuamente a través del campo electromagnético entre dos ubicaciones cualesquiera. Por ejemplo, los átomos de metal en un transmisor de radio parecen transferir energía continuamente. Esta vista es útil hasta cierto punto (radiación de baja frecuencia), sin embargo, se encuentran problemas en altas frecuencias (ver catástrofe ultravioleta ). [4]
Se puede pensar en el campo electromagnético de una manera más "burda". Los experimentos revelan que, en algunas circunstancias, la transferencia de energía electromagnética se describe mejor como transportada en forma de paquetes llamados cuantos con una frecuencia fija . La relación de Planck vincula la energía del fotón E de un fotón con su frecuencia f mediante la ecuación: [5]
