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electromagnetismo

1. 3. Electromagnetismo.

2. ¿ Que es el electro magnetismo ? El electromagnetismo es una rama de la física la cual unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos y describe las interacciones entre esta las partículas que están cargadas con campos eléctricos y magnteticos .

3. ¿ Por que ocurre el magnetismo ? Cuando una carga eléctrica se encuentra en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza electromagnética.

4. El electromagnetismo se encuentra en varios lugares como lo son el microondas, la radio, el televisor, antenas, maquinas eléctricas y teléfonos, o también se puede encontrar en objetos mas complejos como son la fibra óptica, la meteorología por radar, la investigación nuclear y otras.

5. origen electromagnetismo El electromagnetismo tiene sus inicios en los chinos a principios del año 2000 a.C. Otra parte de la historia se remonta a los antiguos griegos que observaron los fenómenos eléctricos y magnéticos posiblemente en el año 700 a.C. Descubrieron que un pedazo de ámbar frotado se electrificaba y era capaz de atraer trozos plumas.

6. Antecedentes del electromagnetismo El físico danés Oersted comprobó la interacción entre la corriente eléctrica y una aguja imantada, lo que indicaba que los efectos de imanes y corrientes eléctricas eran similares. Desviación de la brújula cuando circula una corriente en un conductor.

7. Antecedentes Faraday consiguió generar una corriente eléctrica en una espira variando la intensidad de corriente en un circuito próximo. Ambos resultados se deben a fuerzas originadas por la carga eléctrica en movimiento.

8. Ley de Lenz Siempre que se induce una fuerza electromotriz, la corriente inducida tiene un sentido tal que tiende a oponerse a la causa que lo produce. CORRIENTE INDUCIDAS Son aquellas que se producen cuando se mueve un conductor en sentido trasversal a las líneas de flujo de un campo magnético.

9. Ley de Faraday La fuerza electromotriz (FEM) inducida en un circuito que puede estar formado por un conductor o una bobina es directamente proporcional al número de líneas de fuerza magnéticas que son cortadas en un segundo. En otras palabras la intensidad de la corriente inducida es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético.

10. Carga eléctrica Cuando una barra de caucho se frota con piel, se remueven electrones de la piel y se depositan en la barra. Se dice que la barra se cargó negativamente debido a un exceso de electrones. Se dice que la piel se cargó positivamente debido a una deficiencia de electrones. Los electrones se mueven de la piel a la barra de caucho. positivo negativo + + + + -- -- Piel Caucho

11. Vidrio y seda Cuando una barra de vidrio se frota con seda, se remueven electrones del vidrio y se depositan en la seda. Se dice que el vidrio está cargado positivamente debido a una deficiencia de electrones. Se dice que la seda está cargada negativamente debido a un exceso de electrones. Los electrones de mueven del vidrio a la seda. positivo negativo - - - - + + + + seda vidrio

12. Los dos tipos de carga piel caucho Atracción Note que la esfera cargada negativamente (verde) es atraída por la esfera cargada positivamente (roja) . ¡Cargas opuestas se atraen! seda vidrio

13. Cual quiera que sea su forma, la materia está constituid a por las mismas entidades básicas, los átomos. Estos a su vez están formados por partículas elementales portadoras de carga eléctrica, estas son: a.- Se sitúan en el núcleo del átomo, en ellos reside la carga positiva: PROTONES b.- Se sitúan en la corteza del átomo, en ellos reside la carga negativa: ELECTRONES

14. o La carga eléctrica (q) es una propiedad fundamental de la materia específicamente de sus partículas elementales, caracterizada a partir de la fuerza electrostática , también se dice que es una magnitud fundamental de la física, responsable de la interacción electromagnética .

15. Coulomb (símbolo C ). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio (1 A ), y se corresponde con la carga de 18 6,24 ×10 e o cargas elementales. o Por lo tanto e es aproximadamente 1,602 x10 - 19 C . el S.I la unidad de carga eléctrica se denomin a

16. 1 nC = 10 - 9 C 1 m C = 10 - 6 C Submúltiplos del Coulomb 1 mC =10 - 3 C o Un conductor en un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga, debido a que presenta poca oposición al flujo de la corriente eléctrica.

17. Ejemplo: los metales (cobre, oro, plata, hierro, etc.) o Un aislante es un material que se resiste fuertemente al flujo de la carga eléctrica. Ejemplo: plástico, papel, madera, mica, polietileno, etc. o Un semiconductor es un material con capacidad intermedia para transportar carga eléctrica. Ejemplo: silicio y germanio.

18. La Tierra y la Luna se atraen mutuamente por una fuerza gravitacional ( F g ).

19. La expresión que las relaciona involucra: Las masas m 1 y m 2 de ambos cuerpos. La distancia r entre ellos. Y una constante G (Constante Universal Gravitacional). r m 1 m 2

20. La expresión es la siguiente: r m 1 m 2 F g = G m 1 m 2 r 2

21. o Esta atracción ocurre entre cualquier cuerpo celeste y también con las estrellas o Algo semejante ocurre a nivel mucho más pequeño con las cargas eléctricas. Considérese una carga Q fija en una determinada posición . Si se coloca otra carga q en un punto P 1 , a cierta

22. distancia de Q, aparecerá una fuerza eléctrica actuando sobre q. o La expresión para la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales q 1 y q 2 (pequeñas en relación con la distancia que las separa), es muy fuerza Esta semejante a la que vimos para la gravitacional entre la Luna y la Tierra . expresión es la siguiente:

23. La fuerza eléctrica es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a dichas cargas, dependiendo de una constante de Coulomb k según el medio en que estén presentes. En donde: q 1 y q 2 : son las cargas en Coulomb. d : es la distancia en metros. Es decir: 𝑭 = 𝒌 𝒒 𝟏 𝒒 𝟐 𝒅 𝟐

24. k : es una constante que depende del medio; en el vacío corresponde aproximadamente a 9 x 10 9 (N·m 2 )/C 2 F : es la fuerza en Newton. Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q 1 = 1 x 10 -6 C . y q 2 = 2.5 x 10 -6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm. 𝐷𝐴𝑇𝑂𝑆 𝑞 1 = 1𝑥10 −6 𝐶 𝑞 2 = 2.5𝑥10 −6 𝐶 𝑑 = 5𝑐𝑚 = 0.05𝑚 Ejemplos

25. 𝐹=9𝑁

26. Intensidad del Campo Eléctrico Concepto de Campo : Para la Física este concepto señala un vector en el espacio en el que, a cada punto de él, se le puede asociar una magnitud física la cual puede ser vectorial o escalar. Campo Eléctrico : Se extiende hacia afuera de toda carga eléctrica Q, llamada carga generadora y existe en todo el espacio que rodea a esta carga. De este modo, si una segunda carga q’ se ubica cerca de la primera, experimentará una fuerza eléctrica aplicada por el campo generado por Q La idea de Campo es la forma como Michael Faraday explicó la acción de una fuerza a distancia, como la fuerza eléctrica.

27. Se define el Campo Eléctrico , en cualquier unto en el espacio, como la Fuerza ejercida sobre una pequeña carga de prueba q positiva colocada en dicho punto, dividida por la magnitud de la carga de ésta. El campo eléctrico es una magnitud vectorial cuya unidad de medida en el S.I es:

28. La dirección del Campo Eléctrico en un punto se define como la dirección de la fuerza eléctrica que se ejerce sobre una pequeña carga positiva situada en dicho punto. La intensidad del campo eléctrico es la magnitud o el valor del vector campo eléctrico. Este campo existe en forma independiente a la carga sobre la cual actúa, si esta carga de prueba se retira del espacio que rodea a la carga que genera el campo, este sigue existiendo pero la fuerza eléctrica no .

29. Campo Eléctrico Debido a una Carga Puntual Si tenemos una carga puntual Q , situada a una distancia r de una carga de prueba, la magnitud del campo eléctrico en el punto donde está ubicada q , será: De acuerdo con la Ley de Coulomb, la magnitud de la fuerza sobre la carga de prueba q es:

30. Reemplazando la ecuación anterior, obtenemos la magnitud del campo eléctrico a una distancia r debido a una carga puntual Q , según: Esta relación nos muestra que el campo eléctrico solo depende de la carga Q que produce el campo y de la distancia r al punto en donde se quiere medir éste. Es independiente de la carga de prueba.

31. Líneas del Campo Eléctrico Líneas de Campo para una Carga Positiva Líneas de Campo para una Carga Negativa

32. Las líneas de campo entre dos cargas se curvan y están dirigidas de acuerdo a los signos de las cargas. La cantidad de líneas está de acuerdo a su valor.

33. Campo Eléctrico Uniforme Un campo eléctrico en una región es uniforme cuando presenta el mismo valor y dirección en todos los puntos de la región. Una manera de obtener un campo eléctrico uniforme es a través de dos placas paralelas cargadas. Entre éstas el campo está orientado desde la placa positiva a la negativa y el vector no cambia .

34. Campo Eléctrico y Conductores Los conductores eléctricos manifiestan ciertas propiedades cuando están en equilibrio electrostático (cuando sus electrones libres no tienen un movimiento neto dentro del conductor) . Las propiedades se pueden resumir como: El campo Eléctrico será nulo en todos los puntos internos del conductor. Las cagas eléctricas se encuentran distribuidas en la superficie del conductor. El campo eléctrico en la superficie de un conductor es perpendicular a ella.

35. Energía Potencial Eléctrica La energía potencial la relacionamos con la capacidad de producir movimiento. Si queremos mover una carga de prueba q hasta cierto punto dentro de un campo eléctrico generado por una carga Q , es necesario aplicar una fuerza para poder hacerlo y por lo tanto, realizar un trabajo contra las fuerzas eléctricas. Así la carga de prueba adquiere una energía potencial U . La Energía potencial Eléctrica se mide en ( J ) y será positiva cuando la fuerza sea repulsiva.

36. Potencial Eléctrico Corresponde a la energía potencial eléctrica por unidad de carga, en otras palabras: Su unidad de medida en el sistema internacional, es el Volt ( V ) , que corresponde a ( J/C ) Por ejemplo, un potencial de 220(V) significa que en ese punto una carga de 1[ C ], adquiere una energía de 220[ J ]

37. Diferencia de Potencial Eléctrico La energía potencial eléctrica por unidad de carga, varía de acuerdo a la distancia respecto de una carga generadora. Por lo tanto, existe una diferencia de potencial eléctrico ( V ) entre dos puntos ubicados a diferentes distancias de la carga generadora de un campo eléctrico. Se define como el trabajo realizado ( W ) por un agente externo por unidad de carga, independiente de la trayectoria seguida. En términos de la variación de la energía potencial eléctrica, podemos escribir la relación: