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Por: Arias Hernández
Marlen Guadalupe.
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El electromagnetismo es una rama de la Física
que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y
magnéticos en una sola teoría, cuyos
fundamentos fueron sentados por Michael
Faraday y formulados por primera vez de modo
completo por James Clerk Maxwell. La
formulación consiste en cuatro ecuaciones
diferenciales vectoriales que relacionan el campo
eléctrico, el campo magnético y sus respectivas
fuentes materiales (corriente eléctrica,
polarización eléctrica y polarización magnética),
conocidas como ecuaciones de Maxwell.
“Ley de Coulomb”
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LEY DE COULOMB:
Es una ley que urge de observaciones experimentales de fines del siglo XVIII, y
enuncia lo siguiente:
Existen dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa.
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Dos cargas puntuales ejercen fuerzas entre sí, esta fuerza actúa sobre la línea que las
une. Las cargas de igual signo se repelen y las de signo opuesto se atraen.
La fuerza es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que las une.
Donde k es una constante de proporcionalidad conocida como “constante de
Coulomb”.
K= 9.0 x 109 [Nm2/c2]
La ley de Coulomb, es válida para la repulsión electrostática entre núcleo a
distancias mayores a 10-4 m aprox., a distancias menores domina el panorama de las
fuerzas potentes de corto alcance.
La unidad más pequeña conocida en la naturaleza es la que tiene un electrón o un
protón. Por tanto, una carga de Coulomb es igual a la carga de 6.3 x 1018 electrones.
“Permitividad”
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La permitividad (e) es la facilidad o capacidad que tiene la materia
de almacenar o acumular y/o trasportar cargas eléctricas (flujo de
carga), y denomina el comportamiento eléctrico de un material. La
permitividad en el espacio libre o vacío es un patrón de medición
que está dado por:
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También, es común usar el valor aproximado de esta constante.
“Densidad de Carga”
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DENSIDAD DE CARGA:
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En muchas ocasiones no tenemos la cantidad total de carga
acumulada en un cuerpo, pero sabemos de qué forma aquella está
distribuida por unidad de longitud, de superficie o de volumen. De
esta forma, sabiendo que cantidad de carga tenemos por cada una
de estas unidades podemos calcular la carga total.
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Densidad lineal de carga
La densidad lineal de carga (λ) expresa la cantidad de carga por
unidad de longitud (Coulomb / metro).
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Densidad superficial de carga
La densidad superficial de carga (σ) expresa la cantidad
de carga por unidad de superficie (Coulomb/metro
cuadrado).
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Densidad volumétrica de carga
La densidad volumétrica de carga (ρ) expresa la cantidad
de carga por unidad de volumen (Coulomb / metro
cúbico).
“Campo Eléctrico”
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Definición: Se define como el límite de la fuerza eléctrica sobre una
carga testigo colocada en un punto. También, se define como la
fuerza por unidad de carga en un punto cercano a una carga dada
de dicho punto. La carga q
0, ya que su presencia no debe
de afectar la distribución de campo eléctrico producida por una
carga Q.
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Líneas de Fuerza: Son líneas imaginarias trazadas de tal
forma, que su dirección y sentido en cualquier punto
sirven para representar o modelar el campo vectorial o
mapa de de campo.
Características de las líneas de campo eléctrico:
En una carga positiva se dibujan saliendo (se tiene una
fuente), en una carga negativa se dibujan entrando (se
tiene un sumidero).
Toda tangente a una de las líneas es la dirección del
campo.
El número de líneas que se dibuja es proporcional a la
magnitud del campo, es decir, son más cercanas entre sí
en las regiones donde el campo es más intenso.
No se cruzan entre sí.
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Flujo Eléctrico:
Faraday concluyó que al colocar dos esferas
concéntricas, cargando positivamente (+) la esfera
interna, existe un flujo de cargas de la esfera interior a la
exterior, el cual es independiente del medio y sólo
depende de la carga Q, es decir, la esfera exterior
adquiere carga negativa (-). Por definición el flujo
eléctrico se origina en las cargas positivas y termina en
las cargas negativas y es igual a la magnitud de carga
que los produce, por lo que el flujo eléctrico es igual a la
Carga. El flujo es una propiedad de cualquier campo
vectorial, y atraviesa una superficie hipotética, la cual
puede ser abierta o cerrada. En un campo eléctrico E, el
flujo eléctrico se mide por le número de líneas de fuerza
que pasa a través de una superficie hipotética
seleccionada convenientemente.
“Video”
http://www.youtube.com/watch?
v=6UKxj7cba68
“Capacitor o
Condensador”
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CAPACITOR O CONDENSADOR: Es un dispositivo que
almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado
por un par de superficies conductoras en situación de influencia
total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de
una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas
o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este
utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya
que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una
diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga
eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo
nula la carga total almacenada).
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la
siguiente fórmula:
en donde:
C: Capacidad
Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
“Resistencia
Eléctrica”
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Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la
dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente
eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de
Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega
omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los
que se encuentra el uso de un ohmímetro.
Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente
alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin
componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos,
la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de
impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en
conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales
en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un
fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la
resistencia es prácticamente nulo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica
“Ley de Ohm”
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LEY DE OHM
La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que
circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la
diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la
resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente
ecuación:
donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor
varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la
intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando.
La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se
cumple la relación:
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm
“Video”
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http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNf
cI&feature=related
“Ecuaciones de
Maxwell”
“Breve Bibliografía”
Maxwell, que desde un principio mostró una gran facilidad para las
disciplinas científicas, inició sus estudios universitarios a la edad de 13
años, con 15 años redactó un importante trabajo de mecánica. A los 25 fue
nombrado catedrático en Aberdeen, después en Londres y, en 1871, de un
instituto especialmente construido para él en Cambridge. Además de su
actividad profesional, Maxwell se dedicó a la realización de estudios de
carácter privado en sus posesiones de Escocia. Es el creador de la moderna
electrodinámica y el fundador de la teoría cinética de los gases. Descubrió
las ecuaciones llamadas ´´ecuaciones de Maxwell´´, y que se definen como
las relaciones fundamentales entre las perturbaciones eléctricas y
magnéticas, que simultáneamente permiten describir la propagación de las
ondas electromagnéticas que, de acuerdo con su teoría, tienen el mismo
carácter que las ondas luminosas. Más tarde Heinrich Hertz lograría
demostrar experimentalmente la veracidad de las tesis expuestas por
Maxwell. Sus teorías constituyeron el primer intento de unificar dos campos
de la física que, antes de sus trabajos, se consideraban completamente
independientes: la electricidad y el magnetismo (conocidos como
electromagnetismo). En el año 1859 Maxwell formuló la expresión
termodinámica que establece la relación entre la temperatura de un gas y la
energía cinética de sus moléculas.
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“Ecuaciones de
Maxwell”
Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro
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.
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Las cuatro ecuaciones de Maxwell describen todos
los fenómenos electromagnéticos, aquí se muestra
la inducción magnética por medio de una corriente
eléctrica.
Nombre
Ley de Gauss:
Ley de Gauss para el
campo magnético:
Ley de Faraday:
Ley de Ampère
generalizada:
Forma
diferencia
Forma integral
“Bibliografía”
“Fundamentos de Teoría
Electromagnética”
Escobar, Larry Hipólito et al, FI, PP
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