ElectrodinmicaLa electrodinmica es la rama del electromagnetismo que trata de la evolucin temporal en sistemas donde interactan campos elctricos y magnticos con cargas en movimiento.

ndice [ocultar] 1 Electrodinmica clsica (CED)1.1 Lagrangiano clsico y energa1.2 Ecuaciones de evolucin del campo2 Electrodinmica cuntica (QED)2.1 Predicciones de la QED3 Referencia3.1 Bibliografa3.2 Enlaces externos4 Vase tambinElectrodinmica clsica (CED)[editar]Albert Einstein desarroll la teora de la relatividad especial merced a un anlisis de la electrodinmica. Durante finales del siglo XIX los fsicos se percataron de una contradiccin entre las leyes aceptadas de la electrodinmica y la mecnica clsica. En particular, las ecuaciones de Maxwell predecan resultados no intuitivos como que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador y que no obedece a la invariancia galileana. Se crea, pues, que las ecuaciones de Maxwell no eran correctas y que las verdaderas ecuaciones del electromagnetismo contenan un trmino que se correspondera con la influencia del ter lumnico.

Despus de que los experimentos no arrojasen ninguna evidencia sobre la existencia del ter, Einstein propuso la revolucionaria idea de que las ecuaciones de la electrodinmica eran correctas y que algunos principios de la mecnica clsica eran inexactos, lo que le llev a la formulacin de la teoria de la relatividad especial.

Unos quince aos antes del trabajo de Einstein, Wiechert y ms tarde Linard, buscaron las expresiones de los campos electromagnticos de cargas en movimiento. Esas expresiones, que incluan el efecto del retardo de la propagacin de la luz, se conocen ahora como potenciales de Linard-Wiechert. Un hecho importante que se desprende del retardo, es que un conjunto de cargas elctricas en movimiento ya no puede ser descrito de manera exacta mediante ecuaciones que slo dependa de las velocidades y posiciones de las partculas. En otras palabras, eso implica que el lagrangiano debe contener dependecias de los "grados de libertad" internos del campo.1

Lagrangiano clsico y energa[editar]El lagrangiano del campo electromagntico clsico viene dado por un escalar construido a partir del tensor campo electromagntico:

S_{c,em}[ F_{\mu\nu},\Omega ] = - \frac{1}{16\pi c}\int_\Omega F_{\mu\nu}F^{\mu\nu} d\Omega

Electrodinmica cuntica (QED)[editar]Artculo principal: Electrodinmica cunticaLa electrodinmica cuntica ( QED, Quantum ElectroDynamics), como sugiere su nombre, es la versin cuntica de la electrodinmica. Esta teora cuntica se describe el campo electromagntico en trminos de fotones intercambiados entre partculas cargadas, al estilo de la teora cuntica de campos. Por tanto, la electrodinmica cuntica se centra en la descripcin cuntica del fotn y su interaccin/intercambio de energa y momento lineal con las partculas cargadas.

Se puede sealar que la formulacin de la teora de la relatividad restringida se compone de dos partes, una de ellas cinemtica, descrita anteriormente, y que establece las bases de la teora del movimiento y, por consiguiente, del conjunto de la teora dndoles su expresin matemtica, y una parte electrodinmica que, combinando las propuestas de la primera parte con la teora electromagntica de Maxwell, Hertz y Lorentz , establece deductivamente un cierto nmero de teoremas sobre las propiedades de la luz y, en general de las ondas electromagnticas como, asimismo, la dinmica del electrn.

En la parte correspondiente a la electrodinmica, Albert Einstein formula su teora aplicando, para un espacio vaco, la transformacin de coordenadas que forma la base de la cinemtica relativista a las ecuaciones de Maxwell-Hertz; esta aplicacin revela, una vez ms, que la transformacin, lejos de ser un simple artificio de clculos, posee un sentido fsico esencial: las leyes del electromagnetismo clsico determinan las propiedades de dos vectores diferentes, uno del otro, el campo elctrico de componentes \scriptstyle X, Y, Z en el sistema \scriptstyle K y el campo magntico de componentes \scriptstyle B_x, B_y, B_z; ahora bien, transformando las ecuaciones de \scriptstyle K a \scriptstyle K' e imponiendo, en funcin a los principios de la relatividad, que las nuevas componentes de los campos \scriptstyle \bar{X}, \bar{Y}, \bar{Z}; \bar{B}_x, \bar{B}_y, \bar{B}_z en K, se obtienen unas relaciones donde las componentes transformadas del campo elctrico y del campo magntico respectivamente dependen, a su vez, de los componentes iniciales de ambos campos, lo que conduce con asombrosa naturalidad a la unificacin terica del magnetismo y de la electricidad. Para ello, las relaciones necesarias en las condiciones que interesan son:

\begin{cases}\bar{X} = X & \bar{B}_x = B_x \\\bar{Y} = b \left(Y -\frac{v}{V}B_z \right) & \bar{B}_y = b \left(B_y +\frac{v}{V}Z \right) \\\bar{Z} = b \left(Z +\frac{v}{V}B_y \right) & \bar{B}_z = b \left(B_y -\frac{v}{V}Z \right)\end{cases}

Por otro lado, la distincin entre fuerza elctrica y fuerza magntica no es sino una consecuencia del estado de movimiento del sistema de coordenadas; en que, el anlisis cinemtico elimina la anomala terica prerelativista: la distinta explicacin de un mismo fenmeno (la induccin electromagntica) no es ms que una apariencia debida al desconocimiento del principio de relatividad y de sus consecuencias.

Por otra parte, en funcin de las frmulas relativistas es factible extender los resultados precedentes a las ecuaciones de Maxwell cuando existen corrientes de conveccin; la conclusin es que la electrodinmica de los cuerpos en movimiento de Lorentz estn conforme con el principio de relatividad.

Ahora, en cuanto a la dinmica del electrn lentamente acelerado, que exigira una larga discusin, slo citaremos el siguiente resultado: si se atribuye una masa m a un electrn lentamente acelerado por un campo elctrico y en funcin de esta masa se puede evaluar la energa cintica de un electrn, medida en un sistema en reposo respecto al cual ha sido acelerado por el campo hasta una velocidad v.

Pero donde la formulacin terica de la parte de la electrodinmica de la relatividad restringida coloca su acento es en la propagacin de las ondas electromagnticas, de donde se deduce, siempre siguiendo el mismo mtodo de aplicacin algebraica de las frmulas de Lorentz, las leyes de los dos fenmenos pticos ms conocidos y de gran importancia para la astronoma: el efecto Doppler (aparente cambio de frecuencia para una fuente en movimiento y que analizaremos en la siguiente separata) y la aberracin, ya mencionada anteriormente.