Fundamentos de electricidad y magnetismo

1. Fundamentos de electricidad y magnetismo Erika Tatiana Lara Barbón

2. La Materia en el Universo 9 de Febrero de 2011 • La materia está dada en tres variedades Positiva Neutra Negativa (+) (N) (-) Masa (m) Carga (q)

3. Campo Eléctrico 9 de Febrero de 2011 • Alrededor de la carga se genera un ENTE FíSICOque se puede • Medir • Modelar • Manipular • Dicho ente se conoce como CAMPO ELÉCTRICO (Ē)

4. Campo Eléctrico 9 de Febrero de 2011 Carga Positiva Carga Negativa • Las cargas positivas son fuente de Campo Eléctrico • Las cargas negativas son sumideros de Campo Eléctrico - - + E Campo eléctrico

5. Campo Eléctrico 9 de Febrero de 2011 • Una Relación Cualitativa. • Una Relación Cuantitativa. • Donde k es la constante de proporcionalidad de Coulomb • El campo eléctrico se describe mediante

6. Campo Magnético 9 de Febrero de 2011 • Si hay una carga en movimiento entonces tenemos una CORRIENTE ELÉCTRICA (I) y a su alrededor se genera un CAMPOMAGNÉTICO (B). B I v q Campo Magnético

7. Campo Electromagnético 9 de Febrero de 2011 • 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. E(t) q(t) EM(t) I(t) B (t) Campo electromagnético v q(t)

8. 9 de Febrero de 2011 Ecuaciones de Maxwell

9. Campo Electromagnético 9 de Febrero de 2011 • 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/book/espectro_electromagnetico.htm

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. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución discreta 23 de Febrero de 2011 Utilizando el método del paralelogramo se puede hallar el campo eléctrico de dos cargas puntuales. q1 + q2 r12 r22 E= k k E= E1 +E2 La magnitud del campo eléctrico depende de la cantidad de cargas y de la distancia entre ellas. E1 E2 (+) (+)

12. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución discreta 23 de Febrero de 2011 . 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. (+) E= E1 +E2 + E3 E2 E3 E1 (+) (+)

13. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución Contínua 23 de Febrero de 2011 • 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: dq dE

14. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución Contínua 23 de Febrero de 2011 • En una distribución continúa de una dimensión, λ es la densidad lineal , así se tiene que: • El Campo eléctrico total está dado por: -dx-

15. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución Contínua 23 de Febrero de 2011 da • Suponiendo que cada elemento de carga eléctrica corresponde a un elemento de área, tenemos que: • σ es la densidad superficial por unidad de área

16. Magnitud Del Campo Eléctricodistribución Contínua 23 de Febrero de 2011 • Suponemos ahora, que cada elemento de carga eléctrica corresponde a un elemento de volumen. • ρ es la densidad volumétrica dv

17. Circulación del Campo MagnéticoLey de Ampere 23 de Febrero de 2011 • Utilizada para medir la intensidad del campo magnético • 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. R r

18. Circulación del Campo MagnéticoLey de Ampere 23 de Febrero de 2011 Ampere • Sea μ0 la permeabilidad magnética del medio en la circulación del campo magnético. • Cuyas unidades están dadas es Tesla (T)

19. Gradiente 23 de Febrero de 2011 • 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:

20. Ley de Coulomb 9 de Marzo de 2011 • “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 q0, se va a generar una fuerza Donde k es la contante de proporcionalidad de Coulomb TIPLER, P. A., & MOSCA, G. (2005). Física,Para la ciencia y la tecnología 5° edición. En Volumen 2. Barcelona: Reverté.

21. Plano Equipotencial y Potencial Eléctrico 9 de Marzo de 2011 Plano Equipotencial Potencial Eléctrico • 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: -

22. 9 de Marzo de 2011 Relación del Campo Eléctrico y el Potencial Eléctrico • 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.

23. 9 de Marzo de 2011 Flujo de Campo Eléctrico • 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. dA Área de la Esfera q El flujo de campo eléctrico sólo depende de la carga interna y la permeabilidad del medio.

24. 9 de Marzo de 2011 Ley de Gauss • 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 monopolio eléctrico. Gauss

25. 9 de Marzo de 2011 Flujo de Campo MagnéticoLey de Gauss • 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 monopolios magnéticos S N

26. 9 de Marzo de 2011 Fuerza de Lorentz • 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. Lorentz q Fuerza de Lorentz B v FL

27. 9 de Marzo de 2011 Líneas de Campo Magnético 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..