Tratado sobre electricidad y magnetismo

Tratado sobre electricidad y magnetismo

Página de título del volumen I de la obra maestra de Maxwell
Autor	James Clerk Maxwell
Idioma	Inglés
Sujeto	Electromagnetismo Física matemática
Género	No ficción tratado Escritura científica
Editor	Prensa de la Universidad de Oxford
Fecha de publicación	1873
Lugar de publicación	Inglaterra
Texto	Tratado sobre electricidad y magnetismo en Wikisource

Tratado sobre electricidad y magnetismo es un tratado de dos volúmenessobre electromagnetismo escrito por James Clerk Maxwell en 1873. Maxwell estaba revisando el Tratado para una segunda edición cuando murió en 1879. La revisión fue completada por William Davidson Niven para su publicación en 1881. Una tercera edición fue preparada por JJ Thomson para su publicación en 1892.

Se dice que el tratado es notoriamente difícil de leer, contiene muchas ideas pero carece tanto del enfoque claro como del orden que podrían haberle permitido captar más fácilmente. ^[1] Un historiador de la ciencia señaló que el intento de Maxwell de escribir un tratado exhaustivo sobre toda la ciencia eléctrica tendía a enterrar los resultados importantes de su trabajo bajo "largos relatos de fenómenos diversos discutidos desde varios puntos de vista". ^[1] Continúa diciendo que, fuera del tratamiento del efecto Faraday , Maxwell no pudo explicar su trabajo anterior, especialmente la generación de ondas electromagnéticas y la derivación de las leyes que gobiernan la reflexión y la refracción. ^[1]

Maxwell introdujo el uso de campos vectoriales y sus etiquetas se han perpetuado:

A (potencial vectorial), B (inducción magnética), C (corriente eléctrica), D (desplazamiento), E (campo eléctrico – intensidad electromotriz de Maxwell), F (fuerza mecánica), H (campo magnético – fuerza magnética de Maxwell). ^[2]

La obra de Maxwell se considera un ejemplo de retórica de la ciencia : ^[3]

Las ecuaciones de Lagrange aparecen en el Tratado como la culminación de una larga serie de movimientos retóricos, incluyendo (entre otros) el teorema de Green , la teoría del potencial de Gauss y las líneas de fuerza de Faraday , todos los cuales han preparado al lector para la visión lagrangiana de un mundo natural completo y conectado: un verdadero cambio radical respecto de la visión de Newton.

Preliminar. Sobre la medida de las magnitudes.

Parte I. Electrostática.

1. Descripción de fenómenos.
2. Teoría matemática elemental de la electricidad.
3. Sobre el trabajo eléctrico y la energía en un sistema de conductores.
4. Teoremas generales.
5. Acción mecánica entre dos sistemas eléctricos.
6. Puntos y líneas de equilibrio.
7. Formas de superficies equipotenciales y líneas de flujo.
8. Casos sencillos de electrificación.
9. Armónicos esféricos.
10. Superficies confocales de segundo grado.
11. Teoría de imágenes eléctricas.
12. Funciones conjugadas en dos dimensiones.
13. Instrumentos electrostáticos.

Parte II. Electrocinemática.

1. La corriente eléctrica.
2. Conducción y resistencia.
3. Fuerza electromotriz entre cuerpos en contacto.
4. Electrólisis.
5. Polarización electrolítica.
6. Teoría matemática de la distribución de corrientes eléctricas.
7. Conducción en tres dimensiones.
8. Resistencia y conductividad en tres dimensiones.
9. Conducción a través de medios heterogéneos.
10. Conducción en dieléctricos.
11. Medición de la resistencia eléctrica de conductores.
12. Resistencia eléctrica de sustancias.

Parte III. Magnetismo

1. Teoría elemental del magnetismo.
2. Fuerza magnética e inducción magnética.
3. Formas particulares de imanes.
4. Magnetización inducida.
5. Problemas magnéticos.
6. Teoría de la inducción magnética de Weber.
7. Medidas magnéticas.
8. Magnetismo Terrestre.

Parte IV. Electromagnetismo.

1. Fuerza electromagnética.
2. Acción mutua de corrientes eléctricas.
3. Inducción de corrientes eléctricas.
4. Inducción de una corriente sobre sí misma.
5. Ecuaciones generales de dinámica.
6. Aplicación de la dinámica al electromagnetismo.
7. Electrocinética.
8. Exploración del Campo mediante el Circuito Secundario.
9. Ecuaciones generales.
10. Dimensiones de unidades eléctricas.
11. Energía y estrés.
12. Hojas actuales.
13. Corrientes paralelas.
14. Corrientes circulares.
15. Instrumentos electromagnéticos.
16. Observaciones electromagnéticas.
17. Medición eléctrica de coeficientes de inducción.
18. Determinación de la resistencia en medidas electromagnéticas.
19. Comparación de unidades electrostáticas y electromagnéticas.
20. Teoría Electromagnética de la Luz.
21. Acción magnética sobre la luz.
22. Teoría Eléctrica del Magnetismo.
23. Teorías de la Acción a Distancia .

El 24 de abril de 1873, Nature anunció la publicación con una extensa descripción y muchos elogios. ^[4] Cuando se publicó la segunda edición en 1881, George Chrystal escribió la reseña para Nature . ^[5]

Pierre Duhem publicó un ensayo crítico en el que describía los errores que encontró en el Tratado de Maxwell . ^[6] El libro de Duhem fue reseñado en Nature . ^[7]

Hermann von Helmholtz (1881): "Ahora que las interpretaciones matemáticas de las concepciones de Faraday respecto a la naturaleza de la fuerza eléctrica y magnética han sido dadas por Clerk Maxwell, vemos cuán grande es el grado de exactitud y precisión que realmente se escondía detrás de las palabras de Faraday... es asombroso en lo más alto ver qué gran número de teorías generales, cuya deducción mecánica requiere los más altos poderes de análisis matemático, ha encontrado por una especie de intuición, con la seguridad del instinto, sin la ayuda de una sola fórmula matemática." ^[8]

Oliver Heaviside (1893): “¿Qué es la teoría de Maxwell? La primera aproximación es decir: está el libro de Maxwell tal como lo escribió; está su texto y están sus ecuaciones: juntos forman su teoría. Pero cuando lo examinamos de cerca, encontramos que esta respuesta no es satisfactoria. Para empezar, es suficiente referirse a los artículos de los físicos, escritos, digamos, durante los primeros doce años posteriores a la primera publicación del tratado de Maxwell para ver que puede haber mucha diferencia de opinión sobre cuál es su teoría. Puede ser, y ha sido, interpretada de manera diferente por diferentes hombres, lo que es una señal de que no se expone en una forma perfectamente clara e inequívoca. Hay muchas oscuridades y algunas inconsistencias. Hablando por mí mismo, fue solo cambiando su forma de presentación que pude verla claramente, y así evitar las inconsistencias. Ahora bien, no hay finalidad en una ciencia en crecimiento. Es, por lo tanto, imposible adherirse estrictamente a la teoría de Maxwell tal como él la presentó al mundo, aunque sólo sea debido a su forma inconveniente. ^{[9] [10]}

Alexander Macfarlane (1902): “Este trabajo ha servido como punto de partida de muchos avances realizados en los últimos años. Maxwell es el antepasado científico de Hertz , Hertz de Marconi y de todos los demás trabajadores de la telegrafía sin hilos. ^[11]

Oliver Lodge (1907) "Luego viene Maxwell, con su aguda penetración y gran comprensión del pensamiento, combinados con sutileza matemática y poder de expresión; asimila los hechos, simpatiza con los modos de expresión filosóficos pero no instruidos inventados por Faraday, vincula los teoremas de Green, Stokes y Thomson con los hechos de Faraday, y de la unión surge la joven ciencia moderna de la electricidad..." ^[12]

ET Whittaker (1910): "En esta célebre obra se abarca casi cada rama de la teoría eléctrica y magnética, pero la intención del escritor era discutir el conjunto desde un único punto de vista, a saber, el de Faraday , de modo que se dio poca o ninguna explicación de las hipótesis que habían sido propuestas en las dos décadas anteriores por los grandes electricistas alemanes... Las doctrinas peculiares de Maxwell... no se introdujeron en el primer volumen, ni en la primera mitad del segundo." ^[13]

Albert Einstein (1931): “Antes de Maxwell, la realidad física se concebía –en la medida en que se supone que representa los acontecimientos de la naturaleza– como puntos materiales, cuyos cambios consisten exclusivamente en movimientos, que están sujetos a ecuaciones diferenciales totales. Después de Maxwell, se concebía la realidad física como representada por campos continuos , no explicables mecánicamente, que están sujetos a ecuaciones diferenciales parciales . Este cambio en la concepción de la realidad es el más profundo y fructífero que ha sufrido la física desde Newton; pero al mismo tiempo hay que admitir que el programa no se ha llevado a cabo en su totalidad todavía.” ^[14]

Richard P. Feynman (1964): “Desde una perspectiva amplia de la historia de la humanidad —considerada, digamos, dentro de diez mil años— no cabe duda de que el acontecimiento más significativo del siglo XIX será considerado como el descubrimiento de las leyes de la electrodinámica por parte de Maxwell. La Guerra Civil estadounidense palidecerá hasta la insignificancia provinciana en comparación con este importante acontecimiento científico de la misma década”. ^[15]

L. Pearce Williams (1991): "En 1873, James Clerk Maxwell publicó un confuso y difícil Tratado sobre electricidad y magnetismo en dos volúmenes que estaba destinado a cambiar la imagen ortodoxa de la realidad física. Este tratado hizo por el electromagnetismo lo que los Principia de Newton habían hecho por la mecánica clásica. No sólo proporcionó las herramientas matemáticas para la investigación y representación de toda la teoría electromagnética, sino que alteró el marco mismo de la física teórica y experimental. Aunque el proceso había estado ocurriendo durante todo el siglo XIX, fue este trabajo el que finalmente desplazó a la física de acción a distancia y sustituyó a la física del campo ". ^[16]

Mark P. Silverman (1998) "Estudié los principios por mi cuenta, en este caso con el Tratado de Maxwell como inspiración y libro de texto. No es una experiencia que necesariamente recomendaría a otros. A pesar de toda su legendaria amabilidad, Maxwell es un profesor exigente, y su obra maestra es todo menos una lectura de sobremesa ... Al mismo tiempo, la experiencia fue muy gratificante porque llegué a comprender, como me di cuenta mucho más tarde, aspectos del electromagnetismo que rara vez se enseñan en cualquier nivel hoy en día y que reflejan la visión física única de su creador. ^{[2] : 202}

Andrew Warwick (2003): "Al desarrollar la teoría matemática de la electricidad y el magnetismo en el Tratado , Maxwell cometió una serie de errores, y para los estudiantes con solo una comprensión tenue de los conceptos físicos de la teoría electromagnética básica y las técnicas específicas para resolver algunos problemas, fue extremadamente difícil discriminar entre los casos en los que Maxwell cometió un error y los casos en los que simplemente no siguieron el razonamiento físico o matemático". ^[17]

• " Sobre las líneas físicas de fuerza "
• " Una teoría dinámica del campo electromagnético "
• Introducción a la electrodinámica
• Electrodinámica clásica

• Achard, F. (1 de enero de 2005), Grattan-Guinness, I.; Cooke, Roger; Corry, Leo; Crépel, Pierre (eds.), "Capítulo 44 - James Clerk Maxwell, Un tratado sobre electricidad y magnetismo, primera edición (1873)", Landmark Writings in Western Mathematics 1640-1940 , Ámsterdam: Elsevier Science, págs. 564–587, ISBN 978-0-444-50871-3, consultado el 12 de octubre de 2020
• Levin, ML; Miller, MA (30 de noviembre de 1981). "El "Tratado de electricidad y magnetismo" de Maxwell". Física soviética Uspekhi . 24 (11): 904. doi :10.1070/PU1981v024n11ABEH004793. ISSN  0038-5670.
• Chrystal, G. (enero de 1882). "Un tratado sobre electricidad y magnetismo Un tratado elemental sobre electricidad". Nature . 25 (637): 237–240. Bibcode :1882Natur..25..237C. doi :10.1038/025237a0. ISSN  1476-4687. S2CID  41145395.

• Medios relacionados con Tratado de electricidad y magnetismo en Wikimedia Commons

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Tratado sobre electricidad y magnetismo

• Reimpresión de Dover Publications ( ISBN 0-486-60636-8 ) 
• Tratado sobre electricidad y magnetismo – Volumen 1 – 1873 – Colección Posner Memorial – Universidad Carnegie Mellon.
  • Volumen 2
• Tratado sobre electricidad y magnetismo en Internet Archive
  • 1ª edición 1873 Volumen 1, Volumen 2
  • 2da edición 1881 Volumen 1, Volumen 2
  • 3.ª edición 1892 (ed. JJ Thomson ) Volumen 1, Volumen 2
  • 3.ª edición, 1892 (reimpresión de Dover, 1954), volumen 1, volumen 2
• Ecuaciones originales de Maxwell – Las 20 ecuaciones de Maxwell en 20 incógnitas – PDF