Por: Arias Hernández Marlen Guadalupe.. El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una.

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1 Por: Arias Hernández Marlen Guadalupe.

2 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. 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.Físicaeléctricos magnéticosMichael FaradayJames Clerk Maxwellecuaciones diferencialesvectorialescampo eléctricocampo magnéticocorriente eléctrica polarización eléctricapolarización magnéticaecuaciones de MaxwellFísicaeléctricos magnéticosMichael FaradayJames Clerk Maxwellecuaciones diferencialesvectorialescampo eléctricocampo magnéticocorriente eléctrica polarización eléctricapolarización magnéticaecuaciones de Maxwell

3 “Ley de Coulomb”

4 LEY DE COULOMB: LEY DE COULOMB: Es una ley que urge de observaciones experimentales de fines del siglo XVIII, y enuncia lo siguiente: 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. Existen dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. 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. 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. 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”. Donde k es una constante de proporcionalidad conocida como “constante de Coulomb”. K= 9.0 x 109 [Nm2/c2] 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 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. 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.

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6 “Permitividad” 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: 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: También, es común usar el valor aproximado de esta constante. También, es común usar el valor aproximado de esta constante.

7 DENSIDAD DE CARGA: DENSIDAD DE CARGA: 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. 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. Densidad lineal de carga Densidad lineal de carga La densidad lineal de carga (λ) expresa la cantidad de carga por unidad de longitud (Coulomb / metro). La densidad lineal de carga (λ) expresa la cantidad de carga por unidad de longitud (Coulomb / metro). “Densidad de Carga”

8 Densidad superficial de carga Densidad superficial de carga La densidad superficial de carga (σ) expresa la cantidad de carga por unidad de superficie (Coulomb/metro cuadrado). La densidad superficial de carga (σ) expresa la cantidad de carga por unidad de superficie (Coulomb/metro cuadrado). Densidad volumétrica de carga Densidad volumétrica de carga La densidad volumétrica de carga (ρ) expresa la cantidad de carga por unidad de volumen (Coulomb / metro cúbico). La densidad volumétrica de carga (ρ) expresa la cantidad de carga por unidad de volumen (Coulomb / metro cúbico).

9 “Campo Eléctrico”

10 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. 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.

11 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. 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: 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). 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. 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. 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. No se cruzan entre sí.

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13 Flujo Eléctrico: 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. 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.

14 “Video” http://www.youtube.com/watch? v=6UKxj7cba68 http://www.youtube.com/watch? v=6UKxj7cba68

15 “Capacitor o Condensador”

16 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). 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).energía eléctricacomponente pasivosuperficies conductorasinfluencia totaldieléctricovacío diferencia de potencialcarga eléctricaenergía eléctricacomponente pasivosuperficies conductorasinfluencia totaldieléctricovacío diferencia de potencialcarga eléctrica El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula: El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula: en donde: en donde: C: Capacidad C: Capacidad Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

17 “Resistencia Eléctrica” 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. 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.corriente eléctricaSistema Internacional de Unidadesohmios omegaohmímetrocorriente eléctricaSistema Internacional de Unidadesohmios omegaohmímetro 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. 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.corriente continuacorriente alternainductivacapacitiva impedanciacorriente continuacorriente alternainductivacapacitiva 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. 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. conductorasaislantessemiconductorassuperconductividad conductorasaislantessemiconductorassuperconductividad http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

18 “Ley de Ohm”

19 LEY DE OHM 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: 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:intensidadcorriente eléctricaconductor eléctrico diferencia de potencial resistenciaintensidadcorriente eléctricaconductor eléctrico diferencia de potencial resistencia donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que: donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:Sistema internacionalSistema internacional I = Intensidad en amperios (A) I = Intensidad en amperios (A)amperios V = Diferencia de potencial en voltios (V) V = Diferencia de potencial en voltios (V)voltios R = Resistencia en ohmios (Ω). R = Resistencia en ohmios (Ω).ohmios 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. 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: La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación: http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

20 http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNf cI&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNf cI&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNf cI&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNf cI&feature=related“Video”

21 “Ecuaciones de Maxwell”

22 “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. 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.

23 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. 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.fenómenos electromagnéticosJames Clerk MaxwellCoulombGauss AmpereFaraday campo electromagnéticofenómenos electromagnéticosJames Clerk MaxwellCoulombGauss AmpereFaraday campo electromagnético “Ecuaciones de Maxwell”

24 Las cuatro ecuaciones de Maxwell describen todos los fenómenos electromagnéticos, aquí se muestra la inducción magnética por medio de una corriente eléctrica. Las cuatro ecuaciones de Maxwell describen todos los fenómenos electromagnéticos, aquí se muestra la inducción magnética por medio de una corriente eléctrica.fenómenos electromagnéticosinducción magnéticacorriente eléctricafenómenos electromagnéticosinducción magnéticacorriente eléctrica

25 Nombre Forma diferencia Forma integralintegral Ley de GaussLey de Gauss: Ley de Gauss para el campo magnético: Ley de FaradayLey de Faraday: Ley de Ampère generalizadaLey de Ampère generalizada:

26 “Bibliografía”

27 “Fundamentos de Teoría Electromagnética” Escobar, Larry Hipólito et al, FI, PP 243.