fundamentos de electricidad y magnetismo manuel iván cardozo. g3n05manuel fem 2012 universidad...
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Fundamentos de electricidad y magnetismo
Manuel Iván Cardozo.G3N05MANUELFEM 2012Universidad nacional de Colombia
generalidades
El electromagnetismo constituye uno de los pilares de la Física y sobre él se elaboró inicialmente la Teoría de la Relatividad.
Su contenido se completó en la segunda mitad del siglo XIX
Se resume en las ecuaciones de Maxwell, a partir de las cuales se estableció la existencia de las ondas electromagnéticas y la naturaleza de los fenómenos luminosos
•El electromagnetismo es el estudio de fenomenos eléctricos y magnéticos causados por cargas en reposo o en movimiento.
Definición•Ambos
tipos son fuentes de un campo eléctrico.
•Las cargas en movimiento producen una corriente, la cual origina un campo magnetico
Dos tipos de cargas:
Positivas y negativas
•Distribución espacial de una cantidad, la cual puede ser o no en función del tiempo.
•Un campo electrico variable con el tiempo está acompañado de un campo magnético y viceversa
Campo
Carga eléctri
caQ
•La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia y unicamente existe en multiplos enteros de la carga de un electron e= 1.6 * 10-19 C
Unidad de
carga: Coulomb
C
•Se llama así en honor al físico Charles A. de Coulomb, quien formulo la Ley de Coulomb en 1785
Principio de conservación de carga eléctri
ca
•Establece que la carga eléctrica se conserva, no se crea ni se destruye. Es una ley de la naturaleza y no se deriva de otros principios
SIMBOLOS Y UNIDADES PARA LAS CANTIDADES DEL CAMPO
Cantidad del campo
Símbolo Unidad
Eléctrico Intensidad del campo
E V/m
Densidad de flujo eléctrico
D C/cm3
Magnético Densidad del flujo magnético
B T
Intensidad del campo magnético
H A/M
Campos electricos estaticos
INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO: Es la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga de prueba estacionaria muy pequeña al colocarse en una región donde existe un campo eléctrico. Es decir: E= F / q
LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF: En la teoria de circuitos, indica que la suma algebraica de las caidas de voltaje a lo largo de un circuito cerrado es cero
LEY DE COULOMB: Establece que la fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.Matematicamente:F12 es una fuerza de repulsion cuando q1 y q2 son ambas positivas o negativas y una fuerza de atraccion cuando q1 y q2 tiene signos opuestos, a12 es la direccion de q1 a q2.
LEY DE GAUSS: Establece que el flujo de salida total del campo E a través de cualquier superficie cerrada en el espacio libre es igual a la carga total encerrada en la superficie, dividida por e0 .Es muy util pata determinar el campo E de distribucione s de carga con ciertas condiciones de simetria
Medios y materiales en un campo eléctrico estático
Conductores: La distribucion de
carga en la superficie del
conductor depende de la
forma de la superficie.
La carga libre y la intensidad de
campo electrico son nulas en el interior deun conductor en condiciones
estáticas
Semiconductores:
Sus propiedades electricas están entre las de los
conductores y las de los ailantes,
ya que poseen un número
relativamente pequeño de cargas que
pueden moverse libremente
Aislantes o Dieléctricos:Sus moleculas son neutras a
nivel macroscopico,
pero la presencia de un campo
electrico externo hace que se aplique una
fuerza a cada particula cargada
y produce pequeños
deplazamientos de las cargas + y – en direcciones opuestas, lo que
polariza el material y se crean dipolos
eléctricos
Corrientes eléctricas estacionarias
LEY DE OHM: Establece que el voltaje entre dos terminales es igual al producto de la corriente y la resistencia entre los terminales. Si el voltaje se aplica a través de un buen aislante, fluirá poca corriente debido a la baja resistencia
V=IRCAMPOS MAGNETICOS
ESTATICOS
FUERZA ELECTROMAGENTIC
A
ECUACION DE FUERZA DE LORENTZ
LEY DE AMPERE: La circulación de la densidad de flujo magnético alrededor de una trayectoria cerrada en medio no magnético es igual a veces la corriente total que fluye a través de la superficie limitada por la trayectoria
LEY DE BIOT-SAVART
Hallar densidad de flujo
magnético a partir de la
corriente en un circuito cerrado
LEY DE
FARADAY
En 1831, Michel Faraday
descubrió experimentalm
ente que se inducia una corriente en una espira conductora
cuando cambiaba el
flujo magnético que atravesaba la
espira
Se conoce como la relación
cuantitativa entre la fuerza
electromotriz inducida y la
razón del cambio de flujo ligado, basado en
observaciones
experimentales
LEY DE FARADAY DE LA INDUCCIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
La fuerza electromotriz inducida en un circuito cerrado estacionario es igual a la razon negativa de incrmente del flujo magnetico ligado al circuito
El signo negativo de la ecuacion afirma que la fuerza electromotriz inducida hará que fluya una corriente en el circuito cerrado con direccion tal que se oponga al cambio del flujo magnetico ligado
LEY DE LENZ
Un TRANSFORMADOR es un dispositivo de corriente alterna que transforma voltajes, corrientes e impedancias. Normalmente consiste en dos o más bobinas acopladas magnéticamente a través de un nucleo ferromagnetico común
Espectro electromagneticoEs el rango de todas las
radiaciones electromagnéricas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.
Relaciones:
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