Biografía. James Clerk Maxwell.

Fue uno de los físicos mas influyentes del Siglo XIX debido a sus diversos descubrimientos y aportaciones en este campo. Dando como resultado unas de las mas conocidas y utilizadas ecuaciones en distintos campos de la física y el comportamiento magnético.

Comencemos por saber un poco de su vida. Nació en Edimburgo en 1831 y murió en Glenlair, Reino Unido, en 1879. Fue un físico británico que nació en el seno de una familia escocesa de la clase media, hijo único de un abogado de Edimburgo. Tras la temprana muerte de su madre a causa de un cáncer abdominal -la misma dolencia que pondría fin a su vida-, recibió la educación básica en la Edimburg Academy, bajo la tutela de su tía Jane Cay.

En 1860 fue nombrado profesor de Física y Astronomía en el King College de Londres. Los cinco años siguientes fueron uno de los más productivos de su carrera científica donde publica dos famosos trabajos sobre electromagnetismo y desarrolla su teoría del color. Durante esa época Maxwell supervisó la determinación experimental de las unidades estándar de electricidad, trabajos que darían lugar a la creación del Laboratorio Nacional de Física. En el año 1871 es nombrado profesor de física experimental en la Universidad de Cambridge, donde supervisa la planificación y la construcción del laboratorio Cavendish, que llegaría a ser un centro de gran renombre en Física.

Publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del electromagnetismo, y desarrolló una destacable labor tanto teórica como experimental en termodinámica; las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones termodinámicas, denominadas relaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad.

Uno de sus más importantes logros fue la formulación matemática y la extensión de la teoría de la electricidad y magnetismo de Michael Faraday. son sus aportaciones al campo del electromagnetismo las que lo sitúan entre los grandes científicos de la historia. En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday.

Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

Las ecuaciones en su forma general son las siguientes:

1.- LEY DE GAUSS

Establece que el flujo de ciertos campos a través de una superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo que hay en el interior de la misma superficie.

2.- LEY DE FARADAY

Cualquier cambio del entorno magnético en que se encuentra una bobina de cable, originará un "voltaje" (una fem inducida en la bobina). ... La fem inducida en una bobina es igual al negativo de la tasa de cambio del flujo magnético multiplicado por el número de vueltas (espiras) de la bobina.

3.- LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNÉTICO

expresa la inexistencia de cargas magnéticas o, como se conocen habitualmente, monopolos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras en el sentido de que posee un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo.

4.- LEY DE AMPÉRE-MAXWELL

Ampere formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampere nos dice que la circulación en un campo magnético (B) a lo largo de una curva cerrada C es igual a la densidad de corriente (j) sobre la superficie encerrada en la curva C, matemáticamente así:

donde u es la permeabilidad magnética en el vacío.

Pero cuando esta relación se la considera con campos que sí varían a través del tiempo llega a cálculos erróneos, como el de violar la conservación de la carga. Maxwell corrigió esta ecuación para lograr adaptarla a campos no estacionarios y posteriormente pudo ser comprobada experimentalmente. Maxwell reformuló esta ley así

Estas ecuaciones conjuntamente con las leyes de Newton y la Teoría de la relatividad de Einstein son consideradas unas de las contribuciones fundamentales de la Física. Maxwell también calculó la velocidad de las ondas electromagnéticas encontrando que su valor era prácticamente el mismo que el de la velocidad de la luz, de esa forma dedujo que la luz era otra variedad de onda electromagnética, por lo que propuso al mismo tiempo la existencia de otras clases de ondas electromagnéticas con diferentes valores de longitud de onda. 

Los descubrimientos posteriores de las ondas de radio, los rayos X, etc. confirmaron la teoría electromagnética y las predicciones de Maxwell. Otra notable contribución de Maxwell fue la ley distribución de velocidades moleculares, la que en forma independiente había sido desarrollada también por Boltzmann, y que hoy se conoce como ley de distribución de velocidades de Maxwell-Boltzmann. Este fue un gran aporte que permitió extender la termodinámica tradicional a la nueva área denominada estadística termodinámica.