Em 2012 Clase 01. Serie de fenómenos caracterizados por: – Altas velocidades (cercanas a c) Son estudiados por la Teoría de la Relatividad – Distancias.

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1 em 2012 Clase 01

2 Serie de fenómenos caracterizados por: – Altas velocidades (cercanas a c) Son estudiados por la Teoría de la Relatividad – Distancias y masas muy pequeñas (escalas atómicas) Son estudiados por la Mecánica Cuántica – Masas y Velocidades “normales” Son estudiados por la Mecánica Newtoniana – Temperaturas y presiones Son estudiados por la Termodinámica – Fluidos Son estudiados por la Mecánica de Fluidos – Campos eléctricos y magnéticos Son estudiados por la Teoría Electromagnética

3 Jerarquías 1.Contemplar un fenómeno 2.Cómo se explica? Con una Ley 3.Nombre de la Ley 4.Enunciado de la Ley 5.Aplicaciones – Ejemplo: Un barco flotando

4 Tipos de Materia en el Universo Neutro Cargada Positiva Cargada Negativa

5 Cuadrado nemotécnico Q -------> E Ley de Coulomb Q v ------> I Definición de corriente eléctrica I -------> BLey de Ampere (y Maxwell) dE/dt dB/dt Ley de Faraday Simetría -----> Leyes de Gauss Fuerza de Lorentz F L = F e + F m – Q 2 y E 1  F eléctrica – I 2 y B 1  F magnética

6 Concepción fundamental de campos eléctricos y magnéticos Qué es campo Carga Eléctrica: – Carga puntual:Campo E radial – Distribución de cargas:Principio de Superposición Corriente eléctrica: – Lineal: Campo magnético B en circunferencias sobre planos perpendiculares a la corriente

7 Unidades SI y Unidades Naturales – Longitud: Metro, Amstrong – Tiempo:Segundo – Corriente eléctrica:Amperio – Carga eléctrica (no SIU) Coulombio Cuántos electrones forman un Coulombio? Cuántos protones forman un Coulombio? – Grandes, muchos? Cuáles son sus masas – Pequeñas?

8 FUERZAS Qué es un Newton? Fuerza de repulsión entre dos Coulombios separados 10 Amstrongs, 1 cm Fuerza central (centrípeta) de atracción entre un protón y un electrón en un átomo de Hidrógeno. Velocidad tangencial, frecuencia de giro Velocidad tangencial en la superficie de la Tierra

9 Clase 2 Video Presentación Síntesis del contenido total

10 CLASE 03 Leyes de Gauss Conceptos fundamentales: – Gradiente – Divergencia – Rotacional – Campo Potencial (mecánico y eléctrico) Cálculo de E distribuciones de carga

11 Cálculo de Campos Eléctricos Distribución de cargas discretas Distribución de cargas continuas – Lineal – Superficial – Volumétrica

12 Dispositivos más comunes Capacitores (condensadores o filtros) – Almacenan cargas y campos eléctricos – Almacenan energía en un volumen Bobinas – Almacenan campos magnéticos – Almacenan energía en un volumen Resistencias – Restringen y facilitan la circulación de la corriente

13 Campos Eléctricos producidos por diferentes configuraciones Cuál es el campo eléctrico producido por una carga puntual Cuál es el campo eléctrico producido al interior de un capacitor donde la carga se almacena de forma contínua

14 Leyes de Gauss Para el campo eléctrico Para el campo magnético

15 Energía Potencial eléctrica Considere una carga eléctrica al interior de un par de placas metálicas paralelas separadas, una distancia D, por un medio dieléctrico (no conductor). La carga la provee una batería externa con una diferencia de potencial V o.

16 Conceptos elementales de electrodinámica Considere un electrón inmerso en un campo eléctrico. Por ejemplo el problema anterior. Considere una partícula con carga y masa, Considere que la Fuerza eléctrica de Coulomb = a la Fuerza mecánica de Newton calcule: – La aceleración, velocidad (tiempo), posición – Energías cinética y potencial – Calcule la energía cinética en Julios y en eV Use las ecuaciones de la cinemática y el Principio de Conservación de la Energía.

17 Actividad del Sol De la actividad solar pueden producirse partículas con energías de 1000 eV. Estas partículas viajan por el Sistema Solar y pueden llevar a la Tierra. En su viaje no pierden energía cinética. Calcule la velocidad (km/s) con que impactan en la atmósfera terrestre. Si es un protón ó electrón cuánto demoran en llegar a la Tierra?

18 Problemas de corrientes y campos B Cuántos protones fluyen en una corriente de un amperio? Cuántos amperios son una corriente de 1 millón de protones confinados en un haz muy delgado Cuál es el campo magnético (en Teslas) que origina a 1 cm de distancia?