Manuel Alejandro Montero Suarez
Cód.. 244655
G11-NL 18
Ingeniería y ciencias
INTRODUCCIÓN:
Esta rama de la física se interesa, por los fenómenos eléctricos y magnéticos.
Las leyes que rigen a esta rama, es el fundamento para entender la
funcionalidad de radios, televisores, motores eléctricos, computadores entre
otros aparatos electrónicos. Estos conceptos de electromagnetismo, se basan
principalmente en los sucesos atómicos y moleculares de la materia, todos esos
procesos eléctricos y magnéticos , se explican por el simple hecho de que la
materia, sus átomos y/o moléculas, tienen cierta interacción entre ellas, que
pueden ser enlaces o fuerzas intermoleculares, estas interacciones son las
responsables de que la materia tenga ciertas propiedades, entre esas ,
destacamos las que tienen que ver con la electricidad y magnetismo..
CAMPOS ELECTRICOS
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PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELECTRICAS:
Cuando dos materiales diferentes interactúan por rozamiento, ocurres una
transferencia de electrones, un material perderá electrones, para quedar
cargado POSITIVAMENTE, y el otro material quedara cargado
NEGATIVAMENTE, como es el caso del paño y el vidrio, que al ser frotados
entre si, el vidrio perderá electrones y queda cargado positivamente,
mientras el paño ganara electrones donde finalmente quedara cargado
negativamente.
Finalmente decimos que la naturaleza de las partículas son de tres clases:
Partículas Positivas
Partículas Negativas
Partículas Neutras
Naturalmente, entre las partículas hay
fuerzas de atracción, partícula de igual
carga, se repelen, y partículas de
diferente carga se atraen.
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PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELECTRICAS:
Si se frota vidrio con paño, el vidrio
quedara cargado positivamente, y el
paño con carga negativa.
El caucho la ser frotado con piel humana,
quedara cargado negativamente. Se
observa en el montaje (a), la interacción
entre el vidrio cargado positivamente, y el
caucho cargado negativamente, existe una
fuerza de atracción entre los dos
materiales.
En el montaje (b), se observa
que dos materiales cargados de
igual manera, como el caucho,
ejercerán una fuerza de
repulsión entre ellos.
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OBJETOS CARGADOS POR INDUCCIÓN:
Los objetos los podemos cargar por
fricción, pero también hay otra forma
de hacerlo, y recibe el nombre de
carga por inducción.
El objeto que se va a cargar (a), se acerca, otro objeto
que ya tenga una carga especifica (b) (no hacen
contacto los dos objetos). En este momento las
partículas de signo contrario se desplazaran hacia el
lado donde se acerco el objeto cargado. Después de el
acercamiento, el objeto a cargar se conecta a tierra
(conexión a una masa grande de carga) (c). Esta
conexión se realiza, para que la mayoría de partículas
de igual signo al objeto que esta previamente cargado,
se desplacen por medio de la conexión a tierra.
Luego se retira la conexión a tierra (d), en este
momento, las únicas partículas que quedan en el
objeto, son aquellas que tienen carga contraria al
objeto que se acerco (previamente cargado). (e).
La conducción es una buena forma para
adquirir cargas, y el proceso consiste en
contacto de los dos objetos, uno es el que
ya esta cargado y el otro es el objeto a
cargar.
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LEY DE COULOMB:
Charles Coulomb (1736-1806), midió
las magnitudes de fuerzas eléctricas
entre objetos cargados mediante la
balanza de torsión..
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Los experimentos de Coulomb, demostraron que la fuerza eléctrica,
entre dos partículas estacionarias:
es inversamente proporcional al cuadrado de la separación entre
las partículas (r) a lo largo de la línea que las une; es proporcional al
producto de las cargas q1 y q2, sobre las partículas; es atractiva si las
cargas son de signo opuesto, y repulsiva si las cargas son de mismo
signo.
Finalmente la ley de Coulomb se puede expresar de la siguiente
manera:
K es conocida como la constante de Coulomb,
La constante de Coulomb, también se puede ver de la siguiente
manera (donde ε es la constante de permitividad del espacio
libre):
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LEY DE COULOMB (Ejemplo):
Considere tres cargas puntuales
localizadas en las esquinas de un
triangulo recto como se muestra en
la figura donde
,
y = 0.10 m, encuentre la fuerza
ejercida sobre
La fuerza
es repulsiva y forma un ángulo de 45° con el eje x. En
consecuencia, las componentes xy, y de
son iguales con la
magnitud dada por
La fuerza es de atracción, así que será negativa, por consiguiente
la sumatoria de fuerzas en x es:
Y en y:
La fuerza que ejerce
fuerza ejercida de
fuerza . La fuerza
es el vector suma de
a es
la
a
es la
ejercida sobre
+
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EL CAMPO ELECTRICO:
El campo eléctrico E en un punto en
el espacio se define como la fuerza
eléctrica, que actúa sobre una carga
de prueba positiva
colocada en
dicho punto, dividida entre la
magnitud de la carga de prueba:
Si q es positiva, (a), (b), el campo
eléctrico esta dirigido rápidamente
hacia afuera de ella. Si q es negativa
(c) , (d), el campo eléctrico estará
dirigido hacia ella.
Esta imagen simboliza el efecto de los
campos eléctricos y las diferencias de
potencial.
En cualquier punto P, el
campo eléctrico total debido
a un grupo de cargas es igual
al vector suma de los
campos eléctricos de cargas
individuales (Principio de
superposición).
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DEMOSTRACION DEL CAMPO ELECTRICO(Con Ley de Gauss)-Opcional-:
Esta diapositiva se entenderá mucho mejor ,después de que se vea Ley de gauss y campos
eléctricos, en este momento de la presentación, es opcional ver esta pagina.
Por definición de la
Ley de Gauss, el flujo
eléctrico es:
El campo eléctrico de
una carga es radial.
El are superficial de la
esfera verde es igual
a:
Por
esa
área
superficial, habrá un
flujo
de
campo
eléctrico
representado por la
letra
Realizando el proceso de
integración, y teniendo
en cuenta que el área
superficial de la esfera es
Se establece que:
Donde :
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CAMPO ELECTRICO DE UNA DISTRIBUCION DE CARGA CONTINUA:
Para evaluar el campo eléctrico
creado por una distribución de
carga continua se utiliza el
siguiente proceso (Figura a)
(1)
Si una carga Q se distribuye
uniformemente a lo largo de una
línea de longitud l se usa la
distribución de carga lineal,
Si una carga Q se distribuye
uniformemente en una superficie de
área A se usa la distribución de
carga de área ,
(2)
Si una carga Q se distribuye
uniformemente en un volumen V, se
usa la distribución de carga
volumétrica,
(3)
Para
realizar
los
calculo
relacionados con la distribución
de carga continua es conveniente
familiarizarse con el concepto de
densidad de carga lineal, de área
y volumétrica.
Figura (a)
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LINEAS DE CAMPO ELECTRICO:
Las líneas de campo electro es la relación grafica de el campo eléctrico. El vector del campo eléctrico E es tangente a
la línea de campo eléctrico en cada punto.
El numero de líneas por unidad de
área atreves de una superficie
perpendicular a las líneas es
proporcional a la magnitud del
campo eléctrico en esta región. Así
E es mas grande cuando las líneas
del campo están próximas entre si
y es pequeño cuando están
apartadas.
(a) Líneas de campo de una carga positiva, (b) Líneas de campo eléctrico de una carga negativa, (c) las pequeñas
aéreas oscuras son piezas de hilo sumergidas en aceite, las cuales se alinean con el campo eléctrico producido
desde el centro con una partícula cargada.
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LINEAS DE CAMPO ELECTRICO:
Las líneas de campo deben empezar en una carga positiva y terminar en una carga
negativa.
El numero de líneas dibujadas saliendo de una carga positiva o aproximándose a una
carga negativa es proporcional a la magnitud de la carga.
Ningún par de líneas de campo deben cruzarse.
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BIBLIOGRAFÍA:
Raymond a. Serway; Jhon W. Jewett. Física para Ciencias e ingenierías. Volumen II.
Whitten; Davis; Peck; Stanley Química. Octava edición.
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/electrico/cElectrico.html
http://www.udistrital.edu.co/comunidad/profesores/pdeaza/html/campos1.html
http://www.greenfacts.org/es/glosario/abc/campo-electrico.htm
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Campos Electricos Cap 1