O que é a teoria eletromagnética?
A teoria da relatividade especial de Einstein descreve o magnetismo como subproduto da força elétrica. Portanto, essas duas forças podem ser consideradas facetas diferentes de uma força mais fundamental, que os físicos chamam de eletromagnetismo. A teoria eletromagnética descreve uma coleção de afirmações científicas interconectadas usadas para responder a perguntas sobre essa força.
Os físicos usam os campos como abstrações para descrever como um sistema afeta seus arredores. O campo elétrico de um objeto carregado representa a força que ele exerceria sobre uma partícula carregada. O campo é mais forte perto do objeto porque a força eletrostática diminui à medida que a distância entre duas cargas aumenta. Os campos magnéticos são definidos de maneira semelhante, exceto que descrevem a força exercida em uma partícula carregada em movimento.
As idéias mais básicas da teoria eletromagnética são "um campo elétrico em mudança gera um campo magnético" e "um campo magnético em mudança gera um campo magnético". Esses princípios são quantificados pelas equações de Maxwell, denominadas James Clerk Maxwell, físico e matemático escocês cuja o trabalho no século XIX estabeleceu a disciplina revolucionando a maneira como os físicos conceberam a luz. As equações de Maxwell também lançam relacionamentos previamente conhecidos - a lei de Coulomb e a lei de Biot-Savart - na linguagem dos campos.
Uma partícula carregada gera um campo magnético enquanto se move, mas o campo magnético é perpendicular ao movimento da partícula. Além disso, o efeito que esse campo magnético tem sobre uma segunda carga em movimento é perpendicular ao campo e ao movimento da segunda carga. Esses dois fatos fazem com que até mesmo problemas básicos no eletromagnetismo exijam raciocínio tridimensional complexo. Historicamente, o desenvolvimento de vetores em matemática e ciências deve grande parte de seu progresso ao trabalho de físicos que tentam abstrair e simplificar o uso da teoria eletromagnética.
No século 19, a teoria eletromagnética mudou a maneira como os físicos entendiam a luz. Newton havia descrito a luz em termos de partículas chamadas corpúsculos, mas Maxwell afirmou que era a manifestação de campos elétricos e magnéticos que se empurravam através do espaço. De acordo com essa concepção, luz visível, raios-X, radar e muitos outros fenômenos são inerentemente semelhantes, cada um uma combinação de campos elétricos e magnéticos que variam em uma frequência diferente. Os cientistas chamam o continuum de todas essas ondas de espectro eletromagnético.
O sucesso da teoria eletromagnética levou ao colapso do resto da física newtoniana no século XX. Einstein percebeu que a teoria de Maxwell exigia espaço e tempo para coordenadas interdependentes e diferentes de um espaço-tempo quadridimensional. Além disso, a teoria da relatividade de Einstein mostrou que o espaço era curvo e a passagem do tempo medida por um observador diferia da medida por outro. Todas essas descobertas foram completamente incompatíveis com a teoria do movimento de Newton. Assim, o estudo do eletromagnetismo alterou, direta ou indiretamente, o modo como os físicos entendem eletricidade, magnetismo, luz, espaço, tempo e gravidade.