Energía Electromagnética

La energía electromagnética, también llamada radiación electromagnética, es un tipo de energía generada a partir de las ondas electromagnéticas. Este tipo de energía se manifiesta como resultado de la presencia de un campo magnético y un campo eléctrico, y viaja a través del espacio y el vacío a la velocidad de la luz.

En la física se ha estudiado el fenómeno electromagnético desde hace más de un siglo y podemos conseguir una definición de energía electromagnética de la siguiente manera: Es el producto de la energía concedida por las ondas electromagnéticas que se generan a partir de distintos fenómenos naturales o artificiales que den como resultado un aumento en las fuerzas del campo eléctrico y el campo magnético.

La energía electromagnética se desplaza a través partículas conocidas como fotones. Los fotones no son más que ondas electromagnéticas cuya principal particularidad es el hecho de no poseer masa. Debido a esto, los fotones (contenedores de energía electromagnética) pueden desplazarse a la velocidad de la luz sin necesidad de ningún medio, lo que permite que este tipo de energía viaje por el espacio sin ningún tipo de inconvenientes.

Ejemplos de energía electromagnética

La radiación electromagnética puede manifestarse de muchas maneras, por eso, repasaremos algunos ejemplos de energía electromagnética.

La luz visible


La luz visible es un fenómeno que forma parte de la energía lumínica (un tipo de energía electromagnética). La luz visible es la parte del espectro electromagnético cuyas propiedades permiten que el ojo humano las pueda detectar. Así, gracias a la radiación electromagnética que permite la luz visible, podemos ver todos los colores que conocemos. Cabe destacar que cada color responde a la longitud de onda de la partícula que lo genere.

Los transformadores eléctricos


Un transformador eléctrico es un dispositivo de forma cilíndrica que podemos ver en las líneas eléctricas que dan energía a nuestros hogares. Este tipo de equipos permiten aumentar o reducir el voltaje de la corriente alterna que pasa a través de él. Para que esto sea posible, los transformadores utilizan alternadores cuyos campos magnéticos son capaces de regular la intensidad del flujo de electrones que salen de él.

Los teléfonos


Los teléfonos permiten la comunicación a distancia a través de la emisión y recepción de señales electromagnéticas. Un teléfono es capaz de transformar las ondas sonoras en ondas electromagnéticas que luego de ser recibidas en otro dispositivo, vuelven a procesarse para emitirse en forma de ondas sonoras.

El calor de sol


El sol es uno de los ejemplos más comunes de energía electromagnética natural. La superficie del sol y todos los procesos físico-químicos que se producen en ella, dan como resultado la emisión de ondas electromagnéticas de todo tipo. Desde luz solar, hasta rayos ultravioleta. Esta radiación electromagnética viaja libremente en espacio y llega hasta la superficie terrestre, lo que da como resultado que tengamos luz visible durante el día, pero además, la misma radiación solar es la que calienta la superficie de nuestra tierra y la convierte en un lugar habitable para los seres vivos.

Los hornos microondas


Un electrodoméstico que aprovecha la energía electromagnética para calentar nuestros alimentos es el horno microondas. Este tipo de equipos está dotado de una serie de artefactos capaces de generar ondas electromagnéticas que concentran gran cantidad de energía. Cuando estas ondas electromagnéticas entran en contacto con los alimentos, transmiten su energía y aceleran las partículas internas de los alimentos, lo que da como resultado que esta se caliente.

Cómo se produce

La energía electromagnética se produce como el resultado de la interacción entre un campo magnético (el cual se produce a partir de la existencia de partículas cargadas de energía) y un campo eléctrico (el cual se produce a partir del movimiento de las partículas cargadas). La presencia de ambos campos produce ondas electromagnéticas en forma de fotones, los cuales pueden viajar de forma libre a la velocidad de la luz.

Cómo funciona

La energía electromagnética funciona bajo principios que se han estudiado desde hace más de un siglo por distintos científicos. Gracias a ello, podemos simplificar su funcionamiento a través de los siguientes conceptos básicos:

  • Interacción de la carga eléctrica: Todas las partículas cargadas eléctricamente se ven afectadas por los campos electromagnéticos, no obstante, se trata de una interacción mutua, ya que cuando una partícula cargada entra en un campo electromagnético, este también se ve afectado.
  • Interacción con la corriente eléctrica: Cualquier campo electromagnético es capaz de mover corriente eléctrica en mayor o menor medida. Su interacción dependerá de la carga eléctrica y la intensidad del campo electromagnético. Así, los protones se trasladan en forma de corriente eléctrica como partículas cargadas negativamente, mientras que los protones son trasladados en forma de partículas cargadas positivamente.
  • Transmisión: La energía electromagnética es capaz de trasladarse a la velocidad de la luz en vacío sin necesidad de ser transportada por algún medio u objeto físico. Esto es posible debido a la ausencia de masa que presentan las ondas electromagnéticas.
  • Longitud de onda: La longitud de onda es una propiedad que permite determinar cuánta energía posee una onda electromagnética. De los estudios del electromagnetismo se ha determinado que a menor longitud de onda, mayor es la cantidad de energía contenida por la partícula. Por el contrario, cuando mayor es la longitud de onda, menor es su energía contenida.
  • El campo electromagnético: El campo electromagnético y la energía electromagnética son dos conceptos que van de la mano. Este fenómeno es producido alrededor de los objetos cargados eléctricamente. La cantidad de energía que se contenga dentro del campo electromagnético depende de las propiedades magnéticas del material que lo genere y la intensidad de la corriente eléctrica con el que este material esté cargado.

Tipos

La energía electromagnética puede manifestarse a través de otros tipos de energía que nosotros conocemos. A continuación los describimos:

Energía radiante

Sistema de calefacción.

La energía radiante es un tipo de energía electromagnética. Este tipo de energía es la que se desprende de las ondas electromagnéticas. La cantidad de energía radiante que un objeto puede recibir a partir de una onda electromagnética depende de la longitud de onda de la misma.

Energía luminosa


Se conoce como energía luminosa a aquel tipo de energía en forma de fotones visibles que pueden ser captados por el ojo humano. La energía luminosa es un tipo de energía radiante y a su vez, una manifestación natural de energía electromagnética. Para que una partícula electromagnética sea considerada energía luminosa, su longitud de onda deberá estar entre el rango de los 400 nm y los 700 nm.

Radiación ultravioleta


La radiación ultravioleta se produce de manera natural en la superficie del sol o por medio de equipos electrónicos capaces de generar un campo electromagnético que emita ondas electromagnéticas de tipo ultravioleta. Este tipo de energía posee longitudes de onda menores al espectro de luz visible.

Microondas


Se trata de partículas electromagnéticas cuya longitud de onda es sumamente pequeña. Este tipo de ondas permiten emitir señales de radio o señales espaciales a distancias extremadamente largas.

Otros tipos


Existen otros tipos de energía electromagnéticas que se producen de manera natural y artificial, tal es el caso de las ondas de radio, los rayos gamma, y la luz infrarroja.

Usos

La radiación electromagnética nos rodea y permite el funcionamiento de todos los objetos electrónicos, esto permite que podamos ejemplificar un gran número de usos de la energía electromagnética.

Radar
  1. En la comunicación a distancia se emplea energía electromagnética de múltiples maneras. Desde las señales de radio y televisión, hasta las redes WiFi y la comunicación vía teléfonos celulares, todo es posible gracias al uso del electromagnetismo.
  2. En los múltiples electrodomésticos que utilizamos a diario opera la energía electromagnética. Desde los televisores hasta los hornos microondas, todos utilizan el electromagnetismo como un medio que permite su funcionamiento.
  3. Para generar electricidad se emplean alternadores, los cuales operan debido al campo magnético.
  4. En el campo de la salud se utiliza el electromagnetismo para realizar las resonancias magnéticas, las cuales son imágenes que permiten observar el organismo con ayuda de dispositivos capaces de generar un campo electromagnético alrededor del cuerpo y recibir un panorama completo de su interior.
  5. En el funcionamiento de las bombillas eléctricas la energía se transmite hacia las mismas para permitir la liberación de ondas electromagnéticas en forma de luz visible, la cual permite iluminar espacios oscuros cuando es necesario.

Ventajas y desventajas

Este tipo de energía presenta importantes ventajas y desventajas que deben conocerse.

Ventajas

  • La energía electromagnética permite generar corriente alterna sin necesidad de utilizar una fuente eléctrica externa.
  • Se trata de un tipo de energía renovable, ya que podemos obtenerla de manera abundante y continua de manera natural a través del sol.
  • No es contaminante, ya que forma parte de la naturaleza y ha estado en interacción con la misma desde el nacimiento del planeta tierra.
  • Tiene múltiples usos que facilitan la calidad de vida de los seres humanos.
  • Puede utilizarse para generar calefacción sin necesidad de utilizar energía eléctrica.
  • Se transporta en forma de energía eléctrica de forma sencilla por medio del cableado eléctrico.

Desventajas

  • Para generar energía eléctrica a partir de la energía electromagnética se requieren de elevadas inversiones.
  • Las centrales eléctricas convencionales suelen emitir agentes nocivos para el medio ambiente.
  • Para generar suficiente energía eléctrica para grandes poblados a partir de la radiación electromagnética se necesitan grandes extensiones de terreno.
  • Las centrales eléctricas convencionales necesitan de mucho mantenimiento y mano de obra especializada para su funcionamiento óptimo.
  • Los campos electromagnéticos pueden ser peligrosos para personas con marcapasos y equipos médicos sensibles al electromagnetismo.

Fórmula matemática

Para calcular la energía electromagnética estudiada por Max Planck y Albert Einstein, se aplica una ecuación que permite determinar cuál es la energía contenida por una onda electromagnética (fotón):

\[E=h*v\]

En esta ecuación

  • E= Energía de la onda electromagnética
  • h= Constante de Plank (6,63*10-34J*s)
  • v= Frecuencia de la radiación.