El Electromagnetismo - Fisica 5to Año

Faraday
Campo Electrico
Preguntas
y respuestas

1. CYBERNAUTIC, Resumen.

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del P.P.P La Educación
Asignatura: Física
Contenido:

2. CYBERNAUTIC, Resumen.


¿Qué es el Electromagnetismo?
El electromagnetismo es la rama de la Física que estudia y unifica los
fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, es decir una teoría de
campos. Las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes
físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo.

Ecuaciones de Maxwell
Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones
(originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos
electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en
estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a
Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de
campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y
magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.
Si lo expresamos:
Todos los fenómenos electromagnéticos clásicos se pueden describir a partir
de las ecuaciones de Maxwell:
Donde generalmente las incógnitas son los campos vectoriales:
E: campo eléctrico (V/m)
D: campo de desplazamiento (C/m^2)
H: campo magnético(A/m)
B: campo de inducción magnética (T)

3. CYBERNAUTIC, Resumen.

Estos campos conforman el campo electromagnético. Las dos ecuaciones del
rotor (Faraday y Maxwell) aseguran que hay una dependencia mutua entre
campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo, de manera que en este
caso ambos campos están interrelacionados. Sólo en el caso de campos
estáticos campo eléctrico y magnético son independientes entre sí.
Llamamos fuentes de campo a los sistemas físicos que crean campos en el
espacio. En el caso electromagnético, cargas y corrientes eléctricas crean
campo. En las ecuaciones de Maxwell las fuentes de campo son entonces:

ρ: la densidad de carga eléctrica (C/m^3)
J: la densidad de corriente (A/m^2)

¿Cuándo Ocurre el electromagnetismo?
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los
cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento. Se utiliza los
campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas,
líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a
un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las
dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos
atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica


¿Qué produce la variación del Flujo Magnético?

4. CYBERNAUTIC, Resumen.

El flujo magnético es una medida de la cantidad de magnetismo, y esta misma
se calcula a partir del campo magnético
En el flujo magnético hay que tomar en cuenta la densidad y si es así
campo magnético y flujo magnético son dos cosas diferentes.

La densidad de flujo magnético es el número de líneas magnéticas que
atraviesan por unidad de área normal a la dirección del flujo magnético.

Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday,en 1830, quien lo expresó
indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación
del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m.
inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente
tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la
intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

¿Qué produce la variación del Flujo eléctrico?
El flujo eléctrico, o flujo electrostático, es una cantidad escalar que expresa una
medida del campo eléctrico que atraviesa una determinada superficie,2 o
expresado de otra forma, es la medida del número de líneas de campo eléctrico
que penetran una superficie. Su cálculo para superficies cerradas se realiza
aplicando la ley de Gauss. Por definición el flujo eléctrico parte de las cargas
positivas y termina en las negativas, y en ausencia de las últimas termina en el
infinito.

5. CYBERNAUTIC, Resumen.

¿El Magnetismo puede generar Corriente Eléctrica?
El campo magnético es el espacio que rodea a un imán y dentro del cual se
dejan sentir las fuerzas originadas en el propio imán.
La corriente eléctrica se crea cuando el campo magnético cambia o varía.
Ejemplo: Si Tenemos una bobina de hilo conductor y acercas y alejas un imán
rápidamente. Los generadores eléctricos de las centrales usan eso. Tienen
imanes y bobinas que giran. El campo magnético cerca de las bobinas cambia
al moverse los imanes y eso produce la corriente eléctrica.
La ley que lo explica es la de Faraday-Lenz.
La ley de inducción electromagnética de Faraday establece que el voltaje
inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con
que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie
cualquiera con el circuito como borde.
La corriente eléctrica como se produce en las plantas generadoras es a través
de este principio, se forma un campo magnético al hacer girar unos imanes,
que se encuentran rodeando una bobina, cable enrollado (conductor) entonces
al tener movimiento el campo por el conductor se induce la circulación de
corriente eléctrica. De forma contraria es como funciona un motor eléctrico, se
hace circular corriente por una bobina y se produce movimiento por la
inducción de un campo magnético que a su vez hacen girar unos imanes
llamados carbones. Todo esto de acuerdo a la ley de inducción de Faraday

Segunda ley de la mano mano derecha:
Campo magnético creado por una corriente en un conductor.

6. CYBERNAUTIC, Resumen.

Cuando una corriente alterna o corriente continua viaja por un conductor
(cable), genera a su alrededor un efecto no visible llamado campo
electromagnético. Este campo forma unos círculos alrededor del cable como
se muestra en la figura. Hay círculos cerca y lejos del cable en forma
simultánea. El campo magnético es más intenso cuanto más cerca está del
cable y esta intensidad disminuye conforme se aleja de él, hasta que su efecto
es nulo.
Se puede encontrar el sentido que tiene el flujo magnético si se conoce la
dirección que tiene la corriente en el cable y se utiliza la Segunda ley de la
mano derecha. Se obtiene el sentido del campo magnético con la ayuda de la
segunda ley de la mano derecha


El Campo magnético generado por una corriente eléctrica
Si por un conductor eléctrico colocado verticalmente hiciéramos circular una
corriente eléctrica, las líneas de campo magnético representadas sobre un
plano horizontal, son circunferencias concéntricas a este. El vector campo
magnético en este caso, también es tangente a la línea de campo en ese
punto. Y su módulo dependerá de la intensidad de corriente (I) que circule por
el conductor, la distancia (d) a la que se encuentre el punto en el que se -7
quiere hallar el valor del campo y la constante de proporcionalidad k=2,0 x 10
Tm/A (Tesla metro/Ampere).

7. CYBERNAUTIC, Resumen.

¿Cuáles fueron las experiencias de Faraday?

Entre 1800-1830 físico y químico Michael Faraday, realizó estudios
cuantitativos referente a la relación entre la cantidad de electricidad que
pasa por una solución y resultado de sus investigaciones las enuncio entre
los años 1833-1834 en las leyes que tienen su nombre.

La primera ley de Faraday señala que la masa de una sustancia involucrada
en la reacción de cualquier electrodo es directamente proporcional a la
cantidad de electricidad que pasa por una solución.

La segunda Ley, señala que las masas de las diferentes sustancias
producidas por el paso de la misma cantidad de electricidad son
directamente proporcionales a sus equivalentes en gramos.


El Experimento de Faraday:
La batería (derecha) aporta la corriente eléctrica que fluye a través de una
pequeña espira (A), creando un campo magnético. Cuando las espiras son
estacionarias, no aparece ninguna corriente inducida. Pero cuando la pequeña
espira se mueve dentro o fuera de la espira grande (B), el flujo magnético a
través de la espira mayor cambia, induciéndose una corriente que es detectada
por el galvanómetro

¿Cómo es el Campo Eléctrico a través de Faraday?

8. CYBERNAUTIC, Resumen.

El Campo eléctrico es una propiedad del espacio mediante la cual “se propaga”
la interacción entre cargas. Es una región del espacio donde existe una
perturbación tal que a cada punto de dicha región le podemos asignar una
magnitud vectorial, llamada intensidad de campo eléctrico.
A Michael Faraday la idea de que las cargas o los imanes actuasen a distancia
a través del espacio vacío no le convencía, de modo que para explicar las
fuerzas que actúan entre las cargas o los polos de los imanes tuvo que inventar
“algo” que llenase el espacio y que conectase de algún modo una carga con
otra o un polo del imán con el otro; Faraday pensaba en una especie de tubos
de goma o algo así, quizá animado al ver cómo las limaduras de hierro se
ordenan al colocar cerca un imán.

9. CYBERNAUTIC, Resumen.

Anexo

Segunda ley de la mano mano derecha:
Campo magnético creado por una
corriente en un conductor



Experimento de Faraday que
muestra la inducción entre dos
espiras de cable.


Diferencia entre Campo
Magnético y Campo
eléctrico.

10. CYBERNAUTIC, Resumen.


El Campo Eléctrico a través de Faraday
J