Fundamentos de electricidad y magnetismo Manuel Iván Cardozo. G3N05MANUEL FEM 2012 Universidad nacional de Colombia

generalidades El electromagnetismo constituye uno de los pilares de la Física y sobre él se elaboró inicialmente la Teoría de la Relatividad. Su contenido se completó en la segunda mitad del siglo XIX Se resume en las ecuaciones de Maxwell, a partir de las cuales se estableció la existencia de las ondas electromagnéticas y la naturaleza de los fenómenos luminosos

Dos tipos de cargas: Positivas y negativas Definición El electromagnetismo es el estudio de fenomenos eléctricos y magnéticos causados por cargas en reposo o en movimiento. Dos tipos de cargas: Positivas y negativas Ambos tipos son fuentes de un campo eléctrico. Las cargas en movimiento producen una corriente, la cual origina un campo magnetico Campo Distribución espacial de una cantidad, la cual puede ser o no en función del tiempo. Un campo electrico variable con el tiempo está acompañado de un campo magnético y viceversa

Carga eléctrica Q La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia y unicamente existe en multiplos enteros de la carga de un electron e= 1.6 * 10-19 C Unidad de carga: Coulomb C Se llama así en honor al físico Charles A. de Coulomb, quien formulo la Ley de Coulomb en 1785 Principio de conservación de carga eléctrica Establece que la carga eléctrica se conserva, no se crea ni se destruye. Es una ley de la naturaleza y no se deriva de otros principios

SIMBOLOS Y UNIDADES PARA LAS CANTIDADES DEL CAMPO Cantidad del campo Símbolo Unidad Eléctrico Intensidad del campo E V/m Densidad de flujo eléctrico D C/cm3 Magnético Densidad del flujo magnético B T Intensidad del campo magnético H A/M

Campos electricos estaticos INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO: Es la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga de prueba estacionaria muy pequeña al colocarse en una región donde existe un campo eléctrico. Es decir: E= F / q LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF: En la teoria de circuitos, indica que la suma algebraica de las caidas de voltaje a lo largo de un circuito cerrado es cero

LEY DE COULOMB: Establece que la fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Matematicamente: F12 es una fuerza de repulsion cuando q1 y q2 son ambas positivas o negativas y una fuerza de atraccion cuando q1 y q2 tiene signos opuestos, a12 es la direccion de q1 a q2. LEY DE GAUSS: Establece que el flujo de salida total del campo E a través de cualquier superficie cerrada en el espacio libre es igual a la carga total encerrada en la superficie, dividida por e0 . Es muy util pata determinar el campo E de distribucione s de carga con ciertas condiciones de simetria

Medios y materiales en un campo eléctrico estático Conductores: La distribucion de carga en la superficie del conductor depende de la forma de la superficie. La carga libre y la intensidad de campo electrico son nulas en el interior deun conductor en condiciones estáticas Semiconductores: Sus propiedades electricas están entre las de los conductores y las de los ailantes, ya que poseen un número relativamente pequeño de cargas que pueden moverse libremente Aislantes o Dieléctricos: Sus moleculas son neutras a nivel macroscopico, pero la presencia de un campo electrico externo hace que se aplique una fuerza a cada particula cargada y produce pequeños deplazamientos de las cargas + y – en direcciones opuestas, lo que polariza el material y se crean dipolos eléctricos

Corrientes eléctricas estacionarias LEY DE OHM: Establece que el voltaje entre dos terminales es igual al producto de la corriente y la resistencia entre los terminales. Si el voltaje se aplica a través de un buen aislante, fluirá poca corriente debido a la baja resistencia V=IR CAMPOS MAGNETICOS estaTICOs FUERZA ELECTROMAGENTICA ECUACION DE FUERZA DE LORENTZ

LEY DE AMPERE: La circulación de la densidad de flujo magnético alrededor de una trayectoria cerrada en medio no magnético es igual a veces la corriente total que fluye a través de la superficie limitada por la trayectoria LEY DE BIOT-SAVART Hallar densidad de flujo magnético a partir de la corriente en un circuito cerrado

En 1831, Michel Faraday descubrió experimentalmente que se inducia una corriente en una espira conductora cuando cambiaba el flujo magnético que atravesaba la espira Se conoce como la relación cuantitativa entre la fuerza electromotriz inducida y la razón del cambio de flujo ligado, basado en observaciones experimentales LEY DE FARADAY

LEY DE FARADAY DE LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA La fuerza electromotriz inducida en un circuito cerrado estacionario es igual a la razon negativa de incrmente del flujo magnetico ligado al circuito El signo negativo de la ecuacion afirma que la fuerza electromotriz inducida hará que fluya una corriente en el circuito cerrado con direccion tal que se oponga al cambio del flujo magnetico ligado LEY DE LENZ

Un TRANSFORMADOR es un dispositivo de corriente alterna que transforma voltajes, corrientes e impedancias. Normalmente consiste en dos o más bobinas acopladas magnéticamente a través de un nucleo ferromagnetico común

Espectro electromagnetico Es el rango de todas las radiaciones electromagnéricas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto. Relaciones:

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