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Fundamentos de electricidad y magnetismo Manuel Iván Cardozo. G3N05MANUEL FEM 2012 Universidad nacional de Colombia

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Page 1: Fundamentos de electricidad y magnetismo Manuel Iván Cardozo. G3N05MANUEL FEM 2012 Universidad nacional de Colombia

Fundamentos de electricidad y magnetismo

Manuel Iván Cardozo.G3N05MANUELFEM 2012Universidad nacional de Colombia

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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

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•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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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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GRACIAS