Nelson Sepúlveda Electricidad y Magnetismo U Central, 3 de Junio 2016.

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1 Nelson Sepúlveda Electricidad y Magnetismo U Central, 3 de Junio 2016

2 Contenidos Unidad 1: Distribución discreta y continua de cargas. 1.1 Concepto de cargas eléctricas 1.2 Ley de Coulomb 1.3 Campo Eléctrico 1.4 Ley de Gauss 1.5 Distribuciones de carga 1.6 Condensadores y capacitancia Unidad 2: Magnetismo y circuitos eléctricos. 2.1 Fuerza Magnética 2.2 Ley de Biot-Savart 2.3 Ley de Ampere 2.4 Ley de inducción de Faraday 2.5 Ley de Lenz 2.6 Campos eléctricos inducidos no conservativos, generadores y motores 2.7 Aplicaciones Científicas y Tecnológicas 2.8 Leyes de Maxwell

3 Evaluación TIPO DE EVALUACIONINSTRUMENTO DE EVALUACIÓN DIAGNOSTICA La que se efectuará al inicio de la asignatura, con el propósito de conocer el punto de partida, los conocimientos previos y las expectativas de los alumnos Prueba formativa FORMATIVA Mediante la cual se acompañará el proceso de aprendizaje del estudiante para orientarlo en sus logros, avances o tropiezos que tenga durante el mismo. El referente para su aplicación son los aprendizajes esperados definidos. Prueba parcial 1 2/05 (30%) Prueba parcial 2 13/06 (30%) Laboratorio (20%) Taller + Control (20%)

4 Carga Eléctrica La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro, un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total o neta no cambia. Los objetos cargados con cargas del mismo signo, se repelen. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen. Los antiguos griegos ya sabían que el ámbar frotado con lana adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros.

5 Historia del modelo nuclear del átomo 1897 Descubrimiento del electrón. J. J. Thompson (1856 – 1940) 1909 Experimento de Millikan (1868 - 1953) para determinar la carga elemental del electrón. 1911 Descubrimiento del núcleo atómico por Rutherford (1871 – 1937). 1911 Modelo nuclear del átomo por Rutherford (1871 – 1937).

6 19301930 Wolfgang Pauli no pudo asistir a una reunión en Tubinga, y en su lugar envió una carta famoso con la clásica introducciónWolfgang PauliTubinga "Queridos Señoras y señores radiactivos ". En su carta Pauli sugirió que tal vez existía una tercera partícula en el núcleo, que la bautizó con el nombre de "neutrones". Sugirió que era más ligero que un electrón y sin carga eléctrica, y que no interactuaba fácilmente con la materia (y por eso todavía no se le había detectado)neutrones

7 La carga está cuantizada La magnitud de la carga mas pequeña en el universo se denota por un cuanto de carga donde e=1.602 18x10^-19C. Todas las cargas son múltiples enteros de e. Conservación de la carga La suma algebraica de la carga en el universo es constante. La carga neta del universo permanece constante. Si se crea +e entonces también –e. Ley de Coulomb

8 Problemas (Taller) El protón y el electrón en un átomo de hidrógeno están separados (en promedio) por una distancia de unos 5.3  10 -11 m. Encontrar la magnitud de la fuerza de atracción entre estas dos partículas. Tres cargas puntuales se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero, como muestra la figura. Calcule la fuerza neta sobre la carga de 7.00 μC.

9 Problemas (Control 1) Dos pequeñas esferas, que tienen cargas positivas 3q y q, están fijas en los extremos opuestos de una barra aislante horizontal que se extiende desde el origen al punto x = d. Como muestra la figura, una tercera esfera cargada es libre de deslizarse a lo largo de la barra. ¿En qué posición está en equilibrio la tercera esfera? ¿Puede este equilibrio ser estable?

10 Campo Eléctrico La fuerza eléctrica ejercida por una carga sobre otra es un ejemplo de acción a distancia. Una carga q crea un campo eléctrico E en todo el espacio y este campo ejerce una fuerza sobre la otra carga. El campo eléctrico en un punto se define como la fuerza resultante sobre una carga de ensayo positiva dividida por q0.

11 1.- Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las negativas ( o en el infinito). 2.- Las líneas se dibujas simétricamente saliendo o entrando en la carga. 3.- El número de líneas que abandonan una carga positiva o entran en una carga negativa, es proporcional a la carga. 4.- A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas de campo están igualmente espaciadas y son radiales como si procedieran de una sola carga puntual. 5.- Nunca pueden cortarse dos líneas de campo eléctrico.

12 Líneas de Campo Eléctrico

13 Ejemplo: 1.- Cuando se coloca una carga testigo de 5nC en un punto determinado, sufre la acción de una fuerza de 2x10^-4N en la dirección de x. ¿cuál es el campo eléctrico E en dicho punto? 2.- Una carga positiva q1=+8nC se encuentra en el origen y una segunda carga positiva q2=+12nC está sobre el eje x a la distancia a=4m. Determinar el campo eléctrico resultante a) en el punto P1(x=7m) y b) en el punto P2(x=3m).

14 Potencial Eléctrico El potencial eléctrico es una magnitud escalar, es una magnitud en término de diferencias, el trabajo de traer una carga desde el infinito a un punto r, conceptualmente es diferencia de potencia, considerando el potencial cero en el infinito. El cambio en el potencial, es el trabajo por unidad de carga.

15 Problemas El protón y el electrón en un átomo de hidrógeno están separados (en promedio) por una distancia de unos 5.3  10 -11 m. Determinar la diferencia de potencial en el centro del protón producto del protón, y a una distancia de 5  10 -11 m. Tres cargas puntuales se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero, como muestra la figura. Determine la diferencia de potencial donde se ubica la carga de 7.00 μC.