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FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA GRADO I. I. Tecnologías Informáticas

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FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA GRADO I. I. Tecnologías Informáticas. Tema 1 . Electrostática. Prof. Norge Cruz Hernández. Tema 1. Electrostática (8 horas). 1 .1 Introducción. 1.2 Ley de Coulomb. 1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una carga puntual.

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Presentation Transcript
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FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA

GRADO I. I.

Tecnologías Informáticas

Tema 1. Electrostática

Prof. Norge Cruz Hernández

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Tema 1. Electrostática (8 horas)

1.1 Introducción

1.2 Ley de Coulomb.

1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una carga puntual.

1.4 Principio de superposición. Campo eléctrico creado por una distribución continua de carga.

1.5 Flujo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones.

1.6 Carácter conservativo del campo eléctrico. Potencial electrostático y energía potencial electrostática

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Tema 1. Electrostática (8 horas)

1.7 Conductores en equilibrio electrostático. Distribución de carga. Campo y potencial.

1.8 Condensadores. Capacidad de un condensador.

1.9 Asociación de condensadores: serie y paralelo.

1.10 Energía electrostática de un condensador.

1.11 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos.

1.12 Teorema de Gauss generalizado.

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Bibliografía

Clases de teoría:

- Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman

ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11.

  • Clases de problemas:
  • - Boletín de problemas
  • -Problemas de Física General, I. E. Irodov
  • Problemas de Física General, V. Volkenshtein
  • Problemas de Física, S. Kósel
  • Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva.
  • Libros de consulta:
  • Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.
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1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una carga puntual.

Intensidad del campo eléctrico

Para conocer la fuerza eléctrica que percibe una carga de prueba, será suficiente conocer el campo eléctrico que el punto donde se encuentra la carga prueba.

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Para conocer el campo eléctrico en un punto, será suficiente colocar una carga de prueba y medir la fuerza. Después dividimos por el valor de la carga de prueba.

La carga de prueba la tomaremos positiva.

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1.4 Principio de superposición. Campo eléctrico creado por una distribución continua de carga.

dipolo

eléctrico

El campo eléctrico en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos ejercidos por el resto de las cargas en ese punto.

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líneas del campo eléctrico

En una línea imaginaria trazada a través de la región del espacio de modo tal que su tangente en cualquier punto tenga la dirección del vector de campo eléctrico en ese punto.

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interacción de un dipolo con el campo eléctrico

partículas con momento dipolar en un campo eléctrico colocando

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1.5 Flujo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones.

En la lección anterior calculamos el campo eléctrico en un determinado punto de una configuración de carga (discreta y continua) …..

dipolo

eléctrico

línea con carga distribuida uniformemente

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campo eléctrico sobre el eje de un anillo cargado uniformemente

campo eléctrico sobre el eje de un disco cargado uniformemente

dada una distribución de carga

podemos determinar el campo eléctrico

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podemos tener información sobre la carga que lo origina

conocemos el campo eléctrico

En este ejemplo particular, todo indica que el campo corresponde con una carga puntual.

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Flujo de un vector

Intentemos determinar el signo del flujo de un campo eléctrico de una carga puntual, la superficie es una caja imaginaria:

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Colocamos dos cargas puntuales de signo distinto en la misma caja …

en el caso de que las cargas no estén colocadas de forma simétrica …..

al menos, en el caso de que las cargas sean simétricas, el flujo es cero

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Teorema de Gauss

El flujo del campo eléctrico total a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica total (neta) presente en el interior de la superficie, dividida entre ε0.

Carl Friedrich Gauss

(1777-1855)

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Cargas en un conductor.

Si un conductor tiene carga, estas se moverán hasta lograr que el campo en su interior se haga cero.

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Prueba experimental de la ley de Gauss

Toda la carga debe pasar al recipiente exterior

Experimento realizado por Michael Faraday: “experimento del recipiente de hielo de Faraday”

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Jaula de Faraday

La jaula metálica te protegerá de descargas peligrosas

Principio de funcionamiento de blindaje electrostático.

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Desaparece un avión de Air France sobre el Atlántico con 228 personas a bordo (1/6/2009)

AF447

A330-200

Al inicio de la noticia, algunos medios especularon sobre la posibilidad de un rayo en pleno vuelo.

¿Es posible que haya sido esa la causa?

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Aplicaciones del Teorema de Gauss.

Teorema de Gauss

El flujo del campo eléctrico total a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica total (neta) presente en el interior de la superficie, dividida entre ε0.

Carl Friedrich Gauss

(1777-1855)

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Campo de una esfera conductora con carga.

-Es un conductor, el campo en interior es nulo, y la carga estará en la superficie.

-Simetría esférica, la carga se debe distribuir uniformemente en la superficie.

-Simetría esférica, el campo eléctrico debe ser radial.

-Simetría esférica, en cualquier dirección el campo solamente dependerá de r, medial hasta el centro de la esfera.