Un campo electromagnético o campo EM (inglés, campo electromagnético o EMF ) es la representación en el espacio de la fuerza electromagnética ejercida por partículas cargadas. Un concepto importante de electromagnetismo , este campo representa todos los componentes de la fuerza electromagnética que se aplica a una partícula cargada que se mueve en un marco de referencia galileano .
Una partícula de carga qy vector de velocidad sufre una fuerza que se expresa por:
donde está el campo eléctrico y es el campo magnético . El campo electromagnético es el todo .
El campo electromagnético es, de hecho, la composición de dos campos vectoriales que se pueden medir de forma independiente. Sin embargo, estas dos entidades son inseparables:
El comportamiento de los campos electromagnéticos se describe de forma clásica mediante las ecuaciones de Maxwell y, más en general, mediante la electrodinámica cuántica .
La forma más general de definir el campo electromagnético es la del tensor electromagnético de la relatividad especial .
El valor asignado a cada uno de los componentes eléctricos y magnéticos del campo electromagnético depende del marco de referencia del estudio. De hecho, en condiciones estáticas, generalmente se considera que el campo eléctrico es creado por cargas en reposo mientras que el campo magnético es creado por cargas en movimiento (corrientes eléctricas). Sin embargo, la noción de reposo y movimiento es relativa al marco de referencia del estudio.
Sin embargo, desde la definición dada por las ecuaciones de Maxwell y desde la interpretación de Einstein, a diferencia de los campos eléctricos y magnéticos que pueden ser estáticos con respecto a un marco de referencia correctamente elegido, la característica característica del campo electromagnético está siempre sujeta a propagación, a la velocidad de la luz, cualquiera que sea el marco de referencia elegido.
En el marco de la relatividad galileana, si consideramos dos marcos de referencia de estudio galileanos (R) y (R '), con (R') en movimiento rectilíneo uniforme de velocidad V con respecto a (R), y si llamamos v ' la velocidad de una carga q en (R '), su velocidad en (R) es v = v' + V.
Si llamamos (E, B) y (E ', B') las componentes del campo electromagnético respectivamente en (R) y en (R '), la expresión de la fuerza electromagnética debe ser idéntica en los dos marcos de referencia , obtenemos la transformación de campos electromagnéticos gracias a:
Siendo esta relación verdadera cualquiera que sea el valor de v 'tenemos:
yLa frecuencia de un campo electromagnético es el número de cambios en el campo por segundo. Se expresa en hercios (Hz) o ciclos por segundo y varía de cero a infinito. A continuación se muestra una clasificación simplificada de frecuencias y se muestran algunos ejemplos de aplicaciones en cada rango.
Frecuencia | Distancia | Ejemplos de aplicaciones |
---|---|---|
0 Hz | Campos estáticos | Electricidad estática |
50 Hz | Frecuencias extremadamente bajas (ELF) | Líneas eléctricas y corriente domiciliaria |
20 kHz | Frecuencias intermedias | Pantallas de video, placas de inducción culinaria |
88-107 MHz | Radiofrecuencias | Radiodifusión FM |
300 MHz - 3 GHz | Frecuencias de radio de microondas | Celular |
400 - 800 MHz | Teléfono analógico ( Radiocom 2000 ), televisión | |
900 MHz y 1800 MHz | GSM (estándar europeo) | |
1900 MHz - 2,2 GHz | UMTS | |
2400 MHz - 2483,5 MHz | microondas , Wi-Fi , Bluetooth | |
3 - 100 GHz | Cámaras de velocidad | Cámaras de velocidad |
385 - 750 T Hz | Visible | Luz, láseres |
750 T Hz - 30 P Hz | Ultravioleta | Sol, fototerapia |
30 P Hz - 30 E Hz | Rayos X | Radiología |
30 E Hz y más | Rayos gamma | Física nuclear |
La radiación ionizante de alta frecuencia (X y gamma) puede arrancar electrones de átomos y moléculas (ionizaciones), factores cancerígenos.
La radiación ultravioleta, visible e infrarroja (300 GHz - 385 THz) puede modificar los niveles de energía al nivel de los enlaces dentro de las moléculas.
La intensidad de un campo se expresa utilizando diferentes unidades:
Polarización: orientación del campo eléctrico en la radiación.
Modulación:
Cuando se modula la emisión, es necesario diferenciar la potencia máxima, denominada potencia pico, y la potencia media resultante de la modulación. Por ejemplo, en una transmisión de radar con pulsos de 1 ms de duración cada segundo, la potencia promedio es 1000 veces menor que la potencia pico en el pulso.
Los campos electromagnéticos pueden tener una influencia no deseada sobre determinados equipos eléctricos o electrónicos (hablaremos de compatibilidad electromagnética ) y sobre la salud de las personas, la vida silvestre o el medio ambiente (luego hablaremos de contaminación electromagnética ) .
En la mayoría de los países se han adoptado normativas específicas para limitar la exposición a campos electromagnéticos; para equipos ( directiva EMC en Europa) y para personas (recomendación 1999/519 / EC y directiva 2004/40 / EC en Europa).
En el mundo, la exposición humana y ambiental y los factores de riesgo han sido objeto de estudios contradictorios desde la década de 1960, centrados en el estudio del grado potencial de nocividad o no nocividad de determinados campos electromagnéticos. Hasta la fecha, se recomienda, como principio de precaución , limitar la exposición de personas en riesgo, como mujeres embarazadas , niños, así como personas “ electrosensibles ”. Las principales fuentes a evitar son las líneas de alta tensión, las resonancias magnéticas y cualquier transmisor de radiofrecuencia (GSM, 3G, Wi-Fi, etc.).
Para mejorar el conocimiento y control de la exposición pública, en Francia, siguiendo las leyes Grenelle 1 y Grenelle 2 , un decreto del 1 er de diciembre de 2011 REQUIERE gestores de la red eléctrica pública de control y medidas de las ondas electromagnéticas producidas por una muy alta tensión (MAT) líneas eléctricas cuando una línea se pone en servicio (o se vuelve a poner en servicio).