Fundamentos de Electricidad y
Magnetismo
Ana María Velandia - 02201025
Febrero 9 y Febrero 16
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Variedades de la Materia
Campo Eléctrico
Corriente Eléctrica y Campo Magnético
Otros aspectos de los Campos Eléctricos y Magnéticos
Campo Electromagnético
Leyes del Electromagnetismo
El Sol y el Electromagnetismo
Variedades de la Materia

La materia viene en tres variedades:
Positivo
 Con
masa
 Con carga
l
+
N
Negativo
Neutro
 Con
masa
 Con carga
 Con
masa
 Sin carga
Campo Eléctrico
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
Ente Físico: Todo lo que se puede medir, modelar y
manipular.
Alrededor de una carga existe siempre un ente físico
conocido como campo eléctrico.
Se utilizan vectores para su representación.

Para las cargas positivas:
Campo
eléctrico
(E)
+

Son emisores de campo
eléctrico
Campo Eléctrico



Ente Físico: Todo lo que se puede medir, modelar y
manipular.
Alrededor de una carga existe siempre un ente físico
conocido como campo eléctrico.
Se utilizan vectores para su representación.

Para las cargas negativas:

l
Campo
eléctrico
(E)
Son sumidores de campo
eléctrico
Campo Eléctrico



Ente Físico: Todo lo que se puede medir, modelar y
manipular.
Alrededor de una carga existe siempre un ente físico
conocido como campo eléctrico.
Se utilizan vectores para su representación.

Para la materia neutra:
N

Como no tienen carga no
generan un campo eléctrico.
Corriente Eléctrica y Campo Magnético


Cuando la carga está en movimiento se dice que hay una
corriente eléctrica.
Así como las cargas generan un campo eléctrico, la corriente
eléctrica genera un campo magnético.
Corriente Eléctrica ( I )
Otros aspectos de los Campos Eléctricos y
Magnéticos

Tanto el Campo Eléctrico como el Magnético almacenan
Energía y las Ondas Electromagnéticas se encargan de
transportarla a la Velocidad de la Luz.

La Intensidad de los campos se incrementan al acercarse a
la carga ya que son inversamente proporcionales al
cuadrado de la distancia.
l
+
Campo Electromagnético




Cuando una carga (corriente eléctrica) cambia con el tiempo, el
campo eléctrico (magnético) que produce también varía.
En general, cuando un campo eléctrico varía en un intervalo de
tiempo se produce un campo magnético.
Ocurre lo mismo en caso contrario: un campo magnético que varía
en el tiempo produce un campo eléctrico.
En estos casos se genera un campo electromagnético que cambia
también con el tiempo
Carga: q(t)
Corriente Eléctrica: I(t)
+
Campo Eléctrico: E(t)
Campo Magnético: B(t)
Campo Electromagnético: EM(t)
Campo Electromagnético

Consideremos por ejemplo que una partícula va cambiando
el signo de su carga (de positivo a negativo y viceversa) cada
cierto tiempo. El campo eléctrico va cambiando de dirección
a medida que cambie la carga lo que produce un campo
magnético y, a su vez, un campo electromagnético:
Campo
Eléctrico
Campo
Magnético
Campo
Electromagnético
Leyes del Electromagnetismo

Una ecuación que describe un fenómeno físico se conoce como
Modelo.

Ecuaciones de Maxwell: Reúne cuatro leyes que describen por
completo todos los fenómenos electromagnéticos.
1.
Ley de Coulomb: Describe los campos eléctricos
q a
E= kq =
F = qE
2
2
r
4π ε0 r
Donde q es la carga de la partícula, r es la distancia a la que
se mide el campo y ε0 es la permitividad del medio en el que
se encuentran.
2.
Ley de Ampere: Describe los campos magnéticos
3.
Ley de Faraday
4.
Ley de Gauss
El Sol y el Electromagnetismo
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
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El Sol siempre está liberando al espacio Materia y Energía.
La Energía (ya sea luz o calor) viaja en forma de Ondas
Electromagnéticas que llegan a la tierra después de 8 minutos
después de su emisión (a la Velocidad de la Luz).
La Materia, en forma de partículas, viaja a menor velocidad y
puede tardar días e incluso semanas en recorrer los 150 millones
de kilómetros para llegar a la tierra. En su recorrido pueden
chocar con los satélites y causar daños en las comunicaciones y
otros recursos.
+
l
N
Febrero 23
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
Ley de Coulomb
 Principio de Superposición: Cargas Discretas
 Para Cargas Continuas
♥ En una dimensión
♥ En dos dimensiones
♥ En tres dimensiones
Ley de Ampére
Potencial Eléctrico
Principio de Superposición: Cargas Discretas

Cuando hay dos o más cargas, el campo eléctrico se ve afectado
por el Principio de Superposición:
ET
Cuando aparece la
Carga q2, el campo
eléctrico neto no es
ni E1 ni E2, es ET
ET
E3
+

l
q2
Lo mismo se aplica si hay
más cargas. Al aparecer
q3 el campo eléctrico neto
La Carga
q1 genera el
vuelve
a cambiar
Campo Eléctrico E1
q3
+
q1
El Campo Eléctrico Total sería la sumatoria de los campos
eléctricos de todas las cargas discretas:
n
q
ET = k∑ i
ri
i=1
Ley de Coulomb para Cargas Continuas

En una Dimensión:
Q

En dos Dimensiones:
Q
δQ = λ δx
Tenemos en cuenta la
densidad lineal de
carga (λ):
λ = Carga Total
Longitud
Y la ley se define como:
E = ∫ λ δ2x
R

En tres Dimensiones:
Q
δQ = σ δa
Tenemos en cuenta la
densidad superficial
de carga (σ):
σ = Carga Total
Área
Y la ley se define como:
E = ∫∫σ δ2a
R
δQ = ρ δv
Tenemos en cuenta la
densidad volumétrica
de carga (ρ):
ρ = Carga Total
Volumen
Y la ley se define como:
E = ∫∫∫
ρ δv
R2
Ley de Ampére

Vamos a considerar una corriente eléctrica que produce un campo
magnético como muestra la siguiente figura:
B
B
δl
B
B
Esta circunferencia representa los
puntos donde el campo magnético B
tiene el mismo valor, es decir, que
están separados por una distancia R
de la corriente que lo origina.

B es tangencial al pedacito de
circunferencia δl

La circulación del campo eléctrico B
se definiría entonces como ∫B δl
B
δl
δl

δl
δl
B
δl
δl
δl
B
l = 2πR
B
Ley de Ampére


Ampére descubrió que la circulación del campo magnético es
independiente al radio de la circunferencia que se tome y
proporcional a la corriente I que lo origina. Es decir:
 ∫B δl ∝ I y como para quitar la proporcionalidad se necesita
una constante, se tiene que ∫B δl = μ0I donde μ0 es la
Permeabilidad Magnética.
Teniendo en cuenta que en este caso B es una constante podemos
despejar la integral de la siguiente manera:
 B ∫ δl = μ0I
Esta se conoce
μ0 I
B=
como la Ley de
B l = μ0I
2π R
Ampére
B (2πR) = μ I
( )
0
 La
unidad del Campo Magnético sería A/m y es conocida
como Tesla.
Potencial Eléctrico



En mecánica, la Energía Potencial se puede considerar como una
pared que tiene la posibilidad de convertirse en Energía Cinética.
En este sentido, un plano conformado con paredes de igual altura
es un Plano Equipotencial. La naturaleza siempre busca estar en
el plano con menor Energía Potencial.
Traslademos estos conceptos a las cargas:
+

El plano equipotencial de una carga
tiene forma de circunferencia.

El Potencial Eléctrico es una medida
escalar y se define entonces como:
V = k ∫ δq
R
Potencial Eléctrico

Un gradiente (representado por la letra griega nabla ∇) es el
cambio de algo con respecto a la posición:
 δ , δ , δi
=∇
δx δy δz
(

)
El Campo eléctrico se puede definir como el gradiente del
potencial eléctrico, es decir, E = ∇V
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