Landau L D Y Kitaigorodoski A - Fisica Para Todos III Electrones
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Fisica Para Todos III Electrones: resumen, descripción y anotación
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Prefacio
El primer libro de la serie «Física para todos» dio a conocer al lector las leyes generales del movimiento de los macrocuerpos y las fuerzas de gravedad. El segundo libro estaba dedicado a la estructura molecular de la materia y al movimiento de las moléculas.
En el presente libro, en el tercero, centramos nuestra atención en examinar la estructura eléctrica de la materia, las fuerzas eléctricas y el campo electromagnético.
El siguiente libro, el cuarto, tratará de los fotones, la estructura del núcleo atómico y las fuerzas nucleares.
Los cuatro libros incluirán datos acerca de todos los conceptos y leyes fundamentales de la física. Los hechos concretos que estos libros exponen se han elegido de una forma tal que prevea la ilustración máximamente patente del contenido de las leyes físicas, la delineación de los métodos característicos para la física de analizar los fenómenos, el conocimiento de los caminos que seguía la física en el curso de su evolución y, finalmente, la demostración, a rasgos más generales, del hecho de que la física es el fundamento de todas las ciencias naturales y de la técnica.
La fisonomía de la física ha cambiado a ojos de una sola generación. Muchos de sus apartados se amplificaron transformándose en ramas independientes de enorme valor aplicado. Me permito sugerir que hoy en día uno no puede considerarse ingeniero erudito conociendo tan sólo los fundamentos de la física. Y la serie de libros con cuya ayuda los representantes de las más distintas profesiones podrán formarse idea sobre los principios de la física y ponerse al tanto de las nuevas que tuvieron lugar en las ciencias físicas durante los últimos decenios, semejante serie, precisamente, debe convertirse en física para todos.
Una vez más hago recordar al lector que el libro que tiene entre las manos no es un manual sino un libro de divulgación científica. Cuando se trata de un manual el volumen concedido a tal o cual material viene condicionado por el grado de dificultad que representa su asimilación. Un libro de divulgación científica no se rige por esta regla y, por lo tanto sus diferentes páginas no se leen con la misma facilidad. Otra diferencia esencial radica en que en nuestros libros podemos permitirnos el lujo de exponer esquemáticamente una serie de apartados tradicionales, haciendo replegarse el viejo material para dar cabida al nuevo.
Ahora quiero referirme al libro «Electrones». La necesidad de hacer recordar las definiciones de los conceptos elementales mediante los cuales se describen los fenómenos eléctricos, esta necesidad me la he aprovechado en una forma algo peculiar, a saber: procurando dar a conocer al lector el enfoque fenomenológico de la física.
Dos capítulos de los seis están dedicados a la física aplicada. La electrotecnia se presenta en forma compendiada, ya que una descripción detallada de esta disciplina requiere recurrir a dibujos y esquemas. Esta es la razón de que estimamos posible limitarnos a la exposición solamente de los principios básicos de electrotecnia y de los importantes datos que cada uno es susceptible de saber.
Lo mismo atañe al capítulo consagrado a la radio. El pequeño volumen del libro dio la posibilidad de abordar tan sólo la historia del problema y ofrecer una exposición somera de los fundamentos de radiotecnia.
O ctubre de 1981
A. I. Kitaigorodski
Capítulo 1
Electricidad
Contenido:
- Corriente eléctrica
- Electricidad inmóvil
- Campo eléctrico
- Que se debe tomar por base
- La evolución de una teoría de la electricidad
Corriente eléctrica
Basándose en el ejemplo de la teoría de la electricidad es posible (y, también, se debe) dar a conocer al lector que muestra interés por la física el llamado enfoque fenomenológico del estudio de la naturaleza. La palabra «fenómeno» procede del griego «phainomenon» que significa «lo que aparece». En cuanto al enfoque de que se trata, éste consiste en lo siguiente. El investigador no se interesa por la «naturaleza de las cosas». Se vale de las palabras únicamente para contar sobre los hechos. La finalidad del investigador no es «explicar», sino tan sólo describir el fenómeno. Casi todos los términos que introduce tienen para él un sentido solamente en el caso de que sea posible indicar el método de evaluar mediante un número de tales o cuales conceptos.
Recurre a algunas denominaciones auxiliares con el único fin de facilitar la exposición verbal de los hechos. Pero el papel que desempeñan estas denominaciones es absolutamente secundario: en lugar de las mismas hubiera sido posible proponer otros nombres o emplear «algo», o bien, «alguna cosa».
El método fenomenológico es de enorme importancia para las ciencias naturales. Y los fenómenos eléctricos, a las mil maravillas, pueden servir de ejemplo para que el lector comprenda la esencia de dicho método.
Al final de esto capítulo relataré sucintamente cuál fue la secuencia en el desarrollo de los acontecimientos, mientras tanto, ahora, voy a esbozar cierto esquema ideal de la creación de la teoría fenomenológica de los fenómenos eléctricos.
Reunamos en un personaje fantástico a Carlos Augusto de Coulomb (1730 - 1806), Alejandro Volta (1745-1827), Jorge Simón Ohm (1789 - 1854), Andrés María Ampère (1775 - 1836), Juan Cristian Oersted (1777 - 1851),Emil Jristiánovich Lenz (1804 - 1805) y a algunos otros admirables hombres de ciencia. Figurémonos que a este investigador le es inherente el modo de pensar científico actual y le pongamos en la boca la terminología moderna. Precisamente en nombre de este investigador presentemos nuestro relato.
Empieza su trabajo de formación de la teoría fenomenológica de la electricidad por un examen atento del acumulador. Ante todo, presta su atención al hecho de que el acumulador tiene dos «polos». Al tocarlos simultáneamente con las manos le queda claro, de una vez, que es mejor no hacer tal cosa (porque el golpe es bastante desagradable). Sin embargo, después de esta primera experiencia se le ocurre lo siguiente: por lo visto, algo ha corrido a través de mi cuerpo. Llamemos este «algo» electricidad.
Obrando con máximo cuidado el investigador comienza a conectar los polos mediante diferentes trocitos de alambre, barritas y cordoncitos. Se convence del siguiente hecho: los objetos puestos en contacto con los polos a veces se calientan fuertemente, a veces se calientan poco y en algunos casos no se calientan, en general.
Cuando procede a la elección de palabras idóneas para caracterizar el descubrimiento hecho el investigador se decide a hablar de éste de la siguiente manera. Cuando conecto los polos mediante un alambre por este último fluye la electricidad. Voy a llamar este fenómeno corriente eléctrica. La experiencia ha demostrado que diferentes objetos se calientan de una forma disímil. Aquellos que se calientan bien evidentemente «conducen» bien la electricidad y se denominan conductores.
Muchos cuerpos se calientan mal, por lo visto, «conducen» mal la electricidad o bien crean una gran resistencia a la corriente que fluye. Y aquellos que no se calientan en absoluto se denominan aisladores o dieléctricos.
El investigador comienza a trabajar con los líquidos. Se pone de manifiesto que también en esto caso diferentes sustancias se comportan de distinta manera. Y, finalmente, se llega a un interesante descubrimiento: si se toma como líquido la solución de vitriolo azul y se sumergen en el baño los electrodos de carbón (este nombre se da a los objetos fijados a los polos), el científico halla en uno de los electrodos el precipitado rojizo de cobre.
Ahora el investigador ya está completamente convencido de que el fenómeno que estudia tiene una relación con la circulación de cierto fluido. Queda claro que vale la pena hablar sobre la dirección de la corriente. Convenimos en marcar con el signo «menos» el electrodo en que se deposita el cobre, considerando que el segundo electrodo es positivo. Por cuanto las expresiones «electrodo negativo» y «electrodo positivo» son largas se proponen los términos «cátodo» y «ánodo», respectivamente. La corriente fluye del «más» al «menos», es decir, del ánodo al cátodo.
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