Imanes explicados con relatividad especial, nivel: ¡Chupado!
El magnetismo es fascinante. No concibo que a alguien no le maraville o intrigue el hecho de que dos materiales puedan atraerse o repelerse “como por arte de magia“. Pero aún más fascinante es el electromagnetismo, conseguir que estas fuerzas aparezcan simplemente haciendo pasar electricidad por un conductor cualquiera. Hoy en día sabemos que ambas fuerzas son una misma, pero la explicación más intuitiva no se da nunca, e incluye nociones de relatividad especial.
A grandes rasgos sabemos ya que la relatividad especial de Einstein relaciona el tiempo, la velocidad y las distancias. En concreto establece que cuanto más rápido viajamos, más lento pasa el tiempo y más se acortan las distancias. Esto no lo vemos ni lo notamos porque viajamos a velocidades muy lentas comparadas con la de la luz, pero sucede, está demostrado.
Para aquellos que no tenga claro el concepto de corriente eléctrica, esta puede entenderse como el movimiento de partículas cargadas dentro del conductor; estas partículas son los electrones. El efecto curioso, llamado fuerza de Lorenz, se produce cuando movemos una carga eléctrica cerca de un conductor con corriente eléctrica circulando por él. En ese momento aparece una fuerza, que llamamos magnética, que modifica la velocidad de la carga exterior al conductor.
Pero esto de la fuerza magnética suena un poco a magia, por lo que necesitamos una explicación mejor. Para simplificar las ideas, supongamos que la carga se mueve a la misma velocidad que los electrones dentro del conductor. Desde el punto de vista de esta carga externa los electrones están quietos y son los iones positivos (átomos sin los electrones que se mueven) los que parecen moverse. Como se mueven con una cierta velocidad, estos iones viven en un espacio contraído, según la relatividad de Einstein.
Esto significa que los iones están más juntos y por tanto actúan con más fuerza que los electrones sobre la carga, repeliéndola (si la carga externa es positiva) o atrayéndola (si es negativa). Esta fuerza eléctrica que ahora aparece casi como evidente es lo que llamamos fuerza magnética, cuando lo vemos desde el punto de vista del laboratorio, donde los iones son los están quietos.
Aquí es donde alguien que sepa números del tema se habrá dado cuenta que la velocidad de los electrones en un conductor es una velocidad cotidiana y desde luego muy lejos de la velocidad de la luz. Sin embargo, este efecto minúsculo se ve aplicado por la gran intensidad de la fuerza eléctrica y hace que los efectos sean apreciables. Está todo pensado.
Como veis a veces es bueno cambiar el punto de vista para entender lo que sucede realmente sin tener que recurrir a fuerzas mágicas que aparecen “porque sí”. Como siempre estamos abiertos a vuestros comentarios, dudas y sugerencias.
