F UNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Erika Tatiana Lara Barbón.

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1 F UNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Erika Tatiana Lara Barbón

2 L A M ATERIA EN EL U NIVERSO La materia está dada en tres variedades 9 de Febrero de 2011

3 C AMPO E LÉCTRICO Alrededor de la carga se genera un ENTE FíSICO que se puede Medir Modelar Manipular Dicho ente se conoce como CAMPO ELÉCTRICO (Ē) 9 de Febrero de 2011

4 C AMPO E LÉCTRICO Las cargas positivas son fuente de Campo Eléctrico Las cargas negativas son sumideros de Campo Eléctrico Carga PositivaCarga Negativa Campo eléctrico E 9 de Febrero de 2011

5 C AMPO E LÉCTRICO Una Relación Cualitativa.Una Relación Cuantitativa. Donde k es la constante de proporcionalidad de Coulomb El campo eléctrico se describe mediante 9 de Febrero de 2011

6 C AMPO M AGNÉTICO Si hay una carga en movimiento entonces tenemos una CORRIENTE ELÉCTRICA (I) y a su alrededor se genera un CAMPO MAGNÉTICO (B). I q v B Campo Magnético 9 de Febrero de 2011

7 C AMPO E LECTROMAGNÉTICO Cuando la carga y la intensidad varían con el tiempo, el campo eléctrico y el campo magnético dejan de ser islas y convergen a un CAMPO ELECTROMAGNÉTICO. I(t) q(t) v B (t) E (t) EM (t) Campo electromagnético 9 de Febrero de 2011

8 Leyes del Electromagnetismo Ley de Coulomb Ley de Ampere Ley de Faraday Ley de Gauss Ecuaciones de Maxwell 9 de Febrero de 2011

9 C AMPO E LECTROMAGNÉTICO El campo electromagnético Tiene magnitud y dirección, que depende de la carga (q) Se representa a través de la Energía, mediante ondas electromagnéticas. http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/b ook/espectro_electromagnetico.htm 9 de Febrero de 2011

10 El Sol es una fuente de Energía y de Materia. De él salen Radiaciones electromagnéticas Rayos ‘X’ Rayos Ultravioleta UV Rayos Gama Los cuales viajan a la velocidad de la luz y llegan a la tierra aproximadamente a los 8 minutos de ser emitidos. También se emite variedades de materia de carga positiva y negativa, cuya llegada a la tierra varia dependiendo de la intensidad de las emisiones del sol. 9 de Febrero de 2011

11 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN DISCRETA Utilizando el método del paralelogramo se puede hallar el campo eléctrico de dos cargas puntuales. La magnitud del campo eléctrico depende de la cantidad de cargas y de la distancia entre ellas. (+) q 1 + q 2 r 1 2 r 2 2 E= k k E1E1 E2E2 E= E 1 +E 2 23 de Febrero de 2011

12 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN DISCRETA. (+) Considerando un número ‘i’ de cargas puntuales, tenemos que el Campo Eléctrico va a estar dado por la sumatoria de los campos eléctricos generados por cada carga puntual. (+) E3E3 E1E1 E= E 1 +E 2 + E 3 E2E2 23 de Febrero de 2011

13 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN C ONTÍNUA En una distribución continúa se tienen cargas infinitesimales. A cada carga le corresponde un diferencial de carga y un diferencial de campo eléctrico: El campo eléctrico total esta dado por: 23 de Febrero de 2011

14 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN C ONTÍNUA En una distribución continúa de una dimensión, λ es la densidad lineal, así se tiene que: El Campo eléctrico total está dado por: 23 de Febrero de 2011

15 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN C ONTÍNUA Suponiendo que cada elemento de carga eléctrica corresponde a un elemento de área, tenemos que: σ es la densidad superficial por unidad de área 23 de Febrero de 2011

16 M AGNITUD D EL C AMPO E LÉCTRICO DISTRIBUCIÓN C ONTÍNUA Suponemos ahora, que cada elemento de carga eléctrica corresponde a un elemento de volumen. ρ es la densidad volumétrica 23 de Febrero de 2011

17 C IRCULACIÓN DEL C AMPO M AGNÉTICO L EY DE A MPERE Utilizada para medir la intensidad del campo magnético R r Cuando r es mas pequeño hay una mayor intensidad del campo magnético. Sin embargo la circulación del campo magnético es siempre la misma y es una constante universal conocida como Ley de Ampere. 23 de Febrero de 2011

18 Ampere Sea μ 0 la permeabilidad magnética del medio en la circulación del campo magnético. Cuyas unidades están dadas es Tesla (T) C IRCULACIÓN DEL C AMPO M AGNÉTICO L EY DE A MPERE 23 de Febrero de 2011

19 G RADIENTE Es el cambio de algo respecto a la posición Se representa mediante el símbolo En consecuencia, el cambio en (x,y,z) de algo va a estar dado por: 23 de Febrero de 2011

20 L EY DE C OULOMB “La fuerza ejercida por la carga puntual sobre otra está dirigida a lo largo de la línea que las une. La fuerza varía inversamente con el cuadrado de la distancia que separa las cargas y es proporcional al producto de las mismas. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si las cargas tienen signos opuestos.” En otras palabras, si se coloca una carga q interactuando con un campo eléctrico ejercido por otra carga q 0, se va a generar una fuerza TIPLER, P. A., & MOSCA, G. (2005). Física,Para la ciencia y la tecnología 5° edición. En Volumen 2. Barcelona: Reverté. Donde k es la contante de proporcionalidad de Coulomb 9 de Marzo de 2011

21 P LANO E QUIPOTENCIAL Y P OTENCIAL E LÉCTRICO Todos los sistemas tienden a formar estructuras de menor nivel energía de forma espontánea. En consecuencia, una carga se va a mover dependiendo de la energía potencial asociada a ella y del plano equipotencial. Para una carga puntal, el potencial eléctrico estaá dado por: Para un sistema de cargas puntuales el potencial eléctrico está dado por: - Plano EquipotencialPotencial Eléctrico 9 de Marzo de 2011

22 R ELACIÓN DEL C AMPO E LÉCTRICO Y EL P OTENCIAL E LÉCTRICO Alrededor de una carga podemos asociar un Campo eléctrico y un Potencial eléctrico. Estos se relacionan así: El campo eléctrico es la derivada del potencial eléctrico, es negativo porque su tendencia natural es a buscar niveles equipotenciales menores. 9 de Marzo de 2011

23 F LUJO DE C AMPO E LÉCTRICO Si se tiene una carga q, a su alrededor hay un campo eléctrico encerrado en una superficie donde cada elemento de área se representa por un vector perpendicular. 9 de Marzo de 2011 q dA Área de la Esfera El flujo de campo eléctrico sólo depende de la carga interna y la permeabilidad del medio.

24 L EY DE G AUSS El flujo eléctrico es una constante. Sirve para calcular campos eléctricos cuando hay simetría. El hecho se que el flujo sea diferente de cero, quiere decir que hay monopolos eléctricos. 9 de Marzo de 2011 Gauss

25 F LUJO DE C AMPO M AGNÉTICO L EY DE G AUSS En una superficie cerrada, como todo lo que entra es igual a lo que sale, = 0, Aparece una constante de la naturaleza conocida como Ley de Gauss para el flujo de Campos electromagnéticos. No hay monopolos magnéticos 9 de Marzo de 2011 S N

26 F UERZA DE L ORENTZ Si hay una carga eléctrica moviéndose perpendicularmente al campo magnético con una velocidad v, se genera una fuerza perpendicular al movimiento de la partícula y del campo magnético (Regla de la mano derecha). En consecuencia la carga se va a mover en la dirección de dicha fuerza. 9 de Marzo de 2011 Lorentz B q v FLFL Fuerza de Lorentz

27 L ÍNEAS DE C AMPO M AGNÉTICO DE LA TIERRA El campo magnético que traen las partículas que salen de las explosiones solares deforman las líneas de campo magnético de la tierra debido que al chocar generar una interacción grandísima de energía. Luego al ingresar al campo geomagnético de la tierra forman las auroras boreales al interactuar con las partículas del campo geomagnético terrestre.. 9 de Marzo de 2011