Campos en Física

La teoría cuántica de campos es la teoría científica más avanzada jamás desarrollada por el ser humano. Se basa en el marco cuántico, pero el objeto principal de la teoría son los campos. Los campos en física son la entidad más adecuada que los físicos han encontrado para describir la realidad. Dos ejemplos famosos son el campo magnético y el campo eléctrico, gracias a los cuales funcionan casi todos los aparatos, desde los teléfonos móviles hasta los aceleradores de partículas.

Pruéablo tú mismo

Millones de tarjetas didácticas para ayudarte a sobresalir en tus estudios.

Regístrate gratis

Review generated flashcards

Regístrate gratis
Has alcanzado el límite diario de IA

Comienza a aprender o crea tus propias tarjetas de aprendizaje con IA

Tarjetas de estudio
Tarjetas de estudio
Índice de temas

    Jump to a key chapter

      ¿Qué son los campos y por qué son importantes?

      Vamos a analizar cómo evolucionó históricamente el concepto de campo y qué motivó su surgimiento y evolución. Después, repasaremos algunas de las importantes consecuencias que tienen las teorías de campo en la física.

      Nociones históricas de campo

      Ya en la antigua Grecia, los filósofos y los matemáticos desarrollaron una intuición sobre las fuerzas, en su mayoría sin contacto, de algo que existía en el espacio y hacía que las cosas se movieran o se comportaran de determinadas maneras. No se consiguió una formulación matemática precisa de esta idea hasta que Newton formuló su teoría de la gravitación. Desde entonces, se llegó a entender que las características básicas de los campos eran

      • Presencia de una fuente responsable de la existencia del campo. Por ejemplo, la fuente habitual del campo magnético es un imán. En la física moderna, las teorías y mediciones avanzadas han permitido descubrir ciertas partículas "portadoras" de la interacción, como los fotones en el caso del campo electromagnético.
      • Carácter espacial: el campo puede comportarse como una cantidad escalar en todo el espacio, mostrando sólo magnitud, o puede tener una dirección u otras características más complicadas. Por ejemplo, la gravedad tiene una dirección hacia la Tierra, pero la temperatura sólo importa como número que mide su intensidad.
      • Localidad: es la característica clave de los campos habituales, que son funciones del espaciotiempo. Eso significa que el campo más general toma valores distintos para lugares diferentes del espacio, y evoluciona en el tiempo para cada punto. Por ejemplo, la temperatura de una habitación cambia con el tiempo y será mayor cuanto más nos acerquemos al calefactor.

      Campos en Física. Campo vectorial. EstudiaMejorFigura 1. Ejemplo de campo de dirección.

      Aunque el carácter espacial fue comprendido rápidamente por científicos y filósofos, la naturaleza de las fuentes y de la localidad fueron ampliamente cuestionadas a lo largo de la historia. En cuanto a las fuentes, es cierto que, según nuestra comprensión de los campos, no siempre existe una fuente propia, como, por ejemplo, para la temperatura.

      Por otra parte, la cuestión de la localidad ha planteado un reto mayor a la hora de modelar y comprender los campos. Por ejemplo, antes se creía que la temperatura se generaba en "burbujas" que flotaban alrededor. Hoy en día, aunque la localidad es un principio ampliamente aceptado, algunos efectos no locales nos han llevado a creer que es aproximada pero no totalmente correcta.

      La importancia de los campos

      La mayoría de los problemas de física que se plantean en el instituto implican fuerzas muy simplificadas que actúan de forma muy local, pero sólo en un punto determinado del espacio. Las partículas puntuales son los objetos elementales con los que trabajamos. Tenemos ejemplos de ellas en las cargas responsables de crear un campo eléctrico o en la mayoría de los modelos atómicos modernos al considerar el electrón. Los campos son una generalización para todo el espacio de las fuerzas locales puntuales que hemos mencionado. Al final, todo esto se debe a que las interacciones provocadas por los campos se producen en puntos más pequeños que cualquier escala que consideremos.

      ¿Qué consecuencias tienen los campos como objetos físicos?

      Vamos a repasar algunas de las implicaciones de los campos para las teorías físicas. En concreto, nos centraremos brevemente en un par de aspectos matemáticos y después en algunos puramente físicos.

      Implicaciones matemáticas de los campos

      La implicación básica de los campos y su naturaleza es la posibilidad de utilizar el cálculo diferencial para estudiar cómo funcionan los campos. En general, esto es beneficioso, ya que disponemos de muchas nociones de manipulaciones estadísticas, transformaciones de expresiones, etc., que nos permiten avanzar en muchas direcciones y trabajar con ordenadores cuando los sistemas son demasiado complejos. No obstante, las teorías de campo han tenido problemas matemáticos, que se están abordando (y se han abordado) para obtener resultados sensatos.

      Implicaciones físicas de los campos

      Las implicaciones físicas, aunque no son totalmente independientes de las matemáticas, se basan en el hecho de que ahora las fuerzas están causadas por una entidad que impregna todo el espacio y evoluciona en el tiempo. La esencia de un campo es la abundancia de información. Puesto que, para cada punto, disponemos de información sobre la fuerza del campo, su dirección, su evolución temporal, etc., podemos generalizar la dinámica de cualquier objeto sometido a la influencia del campo.

      ¿Cuáles son los ejemplos de campos físicos?

      Por último, enumeraremos algunos ejemplos de campos en física y explicaremos brevemente su naturaleza y función:

      • Campo gravitatorio: probablemente el más famoso y, aún hoy, ampliamente investigado. Se genera por la presencia de masa y tiene una dirección. La primera formulación matemática se debe a Newton, y es el campo más relevante a escalas interplanetarias.
      • Campo electromagnético: el subcampeón en el concurso de la fama de los campos, se genera por la presencia de carga cuyo estado de movimiento crea distintos tipos de campos eléctricos, magnéticos o ambos. Las teorías modernas del electromagnetismo se basan en partículas, llamadas fotones, que originan el campo.
      • Corriente de aire/viento: son muy similares en que se propagan en medios materiales, aire y agua, y suelen tener una dirección restringida a un plano (no suben ni bajan). No tienen una fuente física propia como en los ejemplos anteriores, sino que están causadas por fenómenos ambientales.

      Los campos y sus consecuencias - Puntos clave

      • Los campos son los principales objetos básicos de la física moderna que modelizan las interacciones.

      • Suelen tener cierto carácter espacial, fuentes asociadas y la propiedad de la localidad.

      • La localidad es el aspecto clave de los campos. Nos permite hacer mucha física con ellos, pero también plantea algunos problemas, que aún están por resolver.

      • La gravitación y el electromagnetismo son dos de los campos básicos de la física.

      Preguntas frecuentes sobre Campos en Física
      ¿Qué es un campo en Física?
      Un campo en Física es una región del espacio donde una fuerza actúa sobre un objeto sin contacto físico directo.
      ¿Cuáles son los tipos de campos en Física?
      Los principales tipos de campos en Física son el campo gravitacional, el campo eléctrico y el campo magnético.
      ¿Cómo se mide un campo en Física?
      Un campo en Física se mide mediante la intensidad de la fuerza que actúa en un punto específico del espacio.
      ¿Qué representa un campo vectorial?
      Un campo vectorial representa la magnitud y dirección de una fuerza en diferentes puntos en un espacio.
      Guardar explicación

      Pon a prueba tus conocimientos con tarjetas de opción múltiple

      Elige la respuesta correcta:

      Elige la respuesta correcta:

      Elige la respuesta correcta:

      Siguiente

      Descubre materiales de aprendizaje con la aplicación gratuita StudySmarter

      Regístrate gratis
      1
      Acerca de StudySmarter

      StudySmarter es una compañía de tecnología educativa reconocida a nivel mundial, que ofrece una plataforma de aprendizaje integral diseñada para estudiantes de todas las edades y niveles educativos. Nuestra plataforma proporciona apoyo en el aprendizaje para una amplia gama de asignaturas, incluidas las STEM, Ciencias Sociales e Idiomas, y también ayuda a los estudiantes a dominar con éxito diversos exámenes y pruebas en todo el mundo, como GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur y más. Ofrecemos una extensa biblioteca de materiales de aprendizaje, incluidas tarjetas didácticas interactivas, soluciones completas de libros de texto y explicaciones detalladas. La tecnología avanzada y las herramientas que proporcionamos ayudan a los estudiantes a crear sus propios materiales de aprendizaje. El contenido de StudySmarter no solo es verificado por expertos, sino que también se actualiza regularmente para garantizar su precisión y relevancia.

      Aprende más
      Equipo editorial StudySmarter

      Equipo de profesores de Física

      • Tiempo de lectura de 7 minutos
      • Revisado por el equipo editorial de StudySmarter
      Guardar explicación Guardar explicación

      Guardar explicación

      Sign-up for free

      Regístrate para poder subrayar y tomar apuntes. Es 100% gratis.

      Únete a más de 22 millones de estudiantes que aprenden con nuestra app StudySmarter.

      La primera app de aprendizaje que realmente tiene todo lo que necesitas para superar tus exámenes en un solo lugar.

      • Tarjetas y cuestionarios
      • Asistente de Estudio con IA
      • Planificador de estudio
      • Exámenes simulados
      • Toma de notas inteligente
      Únete a más de 22 millones de estudiantes que aprenden con nuestra app StudySmarter.