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Fichas del conjunto (46)
- 1Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de ingeniería química Ingeniería en materialesFísica ll
Julio Cesar Castillo Rosas
201934866 - 2Campos eléctricos: se refiere al grado de fuerza que se ejerce sobre la unidad de carga positiva en un determinado punto.
- 3Propiedades de las cargas eléctricas: es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos.
- 4Objetivos de carga mediante inducción: Cuando un objeto cargado se acerca a otro punto neutro, la redistribución de la carga se produce debido a la fuerza repulsiva generada por la carga del material cargado, por lo que hay carga o carga inductiva. Reordenar cerca de objetos cargadosPara completar el proceso de carga inductiva, el objeto debe conectarse a tierra brevemente y luego el objeto cargado debe retirarse. 1
Para completar el proceso de una carga por la inducción se debe conectar brevemente el objeto a "tierra" y luego retirar el cuerpo cargado.
La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. - 5Ley de coulomb: a ley de Coulomb, nombrada en reconocimiento del físico francés Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), que enunció en 1785 y forma la base de la electrostática, puede expresarse como:La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con las que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
- 6Ley de Coulomb expresando los signos de cargas f1 a f2 de diferente signo, y de cargas del mismo signo
- 7El campo eléctrico: Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.
- 8Energía potencial: la fuerza de atracción entre dos masas es conservativa, del mismo modo se puede que la fuerza de interacción entre cargas es conservativa. El trabajo de una fuerza conservativa es igual a la diferencia entre el valor inicial y el valor final de una función que solamente depende de las coordenadas que denominamos energía potencial. La energía potencial viene dada por una fórmula similar a la energía potencial gravitatoria.
- 9Concepto de potencial: Del mismo modo que hemos definido el campo eléctrico, el potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q, que definimos como la energía potencial de la unidad de carga positiva imaginariamente situada en P. El potencial es una magnitud escalar.
- 10Concepto de flujo del campo eléctrico.Se denomina flujo del campo eléctrico al producto escalar del vector campo por el vector superficie Flujo =E·S
El vector superficie es un vector que tiene por módulo el área de dicha superficie, la dirección es perpendicular al plano que la contiene.
Cuando el vector campo E y el vector superficie S son perpendiculares el flujo es cero. - 11Ley de Gauss: ara el caso del flujo del campo eléctrico creado por una carga puntual situado en el centro de una esfera a través de la superficie de esta, el campo en todos los puntos de la superficie de la esfera tienen el mismo valor (están a la misma distancia de la carga), y el vector normal a la superficie es paralelo a E.
- 12Campo eléctrico producido par una carga distribuida uniformemente sobre un plano:
- 13l plano tiene una carga s por unidad de área. De la simetría se deduce que las líneas son perpendiculares al plano. Tomando como superficie cerrada el cilindro de la figura, solo habrá flujo a través de las tapas del cilindro de área A. El flujo a través de una de esas tapas será EA. El flujo total será por tanto F=2EA. Por el teorema de Gauss sabemos que el flujo es: Por tanto
- 14Campo eléctrico en el espacio comprendido entre dos superficies planas paralelas que contienen cargas iguales y opuestas.
- 15En la región fuera de los dos planos los campos son iguales y de sentido contrario y se anulan. En la región entre los planos los campos tienen el mismo sentido y el campo será el doble que para el caso de un solo plano
- 16Para una línea indefinida cargada, la aplicación del teorema de Gauss requiere los siguientes pasos: 1.-A partir de la simetría de la distribución de carga, determinar la dirección del campo eléctrico. La dirección del campo es radial y perpendicular a la línea cargada 2.-Elegir una superficie cerrada apropiada para calcular el flujo Tomamos como superficie cerrada, un cilindro de radio r y longitud L. El cálculo del flujo, tiene dos componentes 3. Determinar la carga que hay en el interior de la superficie cerrada La carga que hay en el interior de la superficie cerrada vale q=l L, donde l es la carga por unidad de longitud. 4.-Aplicar el teorema de Gauss y despejar el módulo del campo eléctrico
- 17Conductores en equilibrio electroestáticoAlgunos materiales, como la mayoría de los metales contienen partículas que pueden moverse libremente a través del medio. Estos materiales reciben el nombre de conductores. En presencia de un campo eléctrico tas cargas de un conductor se acumulan sobre la superficie hasta que el campo que producen iguala completamente al campo externo aplicado dentro del conductor produciendo el equilibrio. Por tanto, en el interior de un conductor que están en equilibrio eléctrico el campo eléctrico es nulo. Por la misma razón el campo eléctrico en la superficie debe ser normal, ya que si tuviera una componente paralela, las cargas se moverían sobre la superficie del conductor. Como el campo eléctrico en el interior es cero todos los puntos del conductor están la mismo potencial (E=-dV/dr)
Si el campo es cero en el interior, aplicando el teorema de Gauss podemos deducir que toda la carga de un conductor en equilibrio está sobre la superficie, que es una superficie equipotencial. - 18Jaula de Faraday: Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Debe su nombre al físico Michael Faraday, que construyó una en 1836. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.
- 19EL CAMPO ELÉCTRICO CREADO POR DISTRIBUCIONES CONTINUAS DE CARGASEn entradas anteriores hemos estudiado la fuerza electrostática mediante la ley de Coulomb y la intensidad del campo eléctrico cuando tenemos una distribución discreta (finita) de cargas puntuales. Cuando tenemos una distribución continua de cargas debemos considerar las variaciones infinitesimales del campo eléctrico que se producen en el espacio debidas a las variaciones infinitesimales de la distribución continua de carga:
- 20Esta es la expresión general que nos permite determinar el campo eléctrico en cualquier situación. Para estudiar cómo se distribuye la carga en el espacio definimos la densidad volumétrica de carga:
- 21CAMPO ELÉCTRICO CREADO POR UNA CARGA LINEAL FINITA: Vamos a considerar una carga uniforme Q distribuida uniformemente a lo largo del eje x, con una longitud L. El caso más sencillo es aquel en el que calculamos el campo eléctrico en un punto situado en el eje x:
- 22Líneas de campo eléctrico: El concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael Faraday (1791-1867). Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas:
- 23Flujo eléctrico: El flujo eléctrico o flujo del campo eléctrico (ΦE) es una magnitud escalar que representa el número de líneas de campo que atraviesan una determinada superficie. Su unidad en el Sistema Internacional es el newton por metro cuadrado y por culombio (N·m2/C).Para calcular el flujo eléctrico consideraremos varios casos:
Campo eléctrico uniforme
Superficie plana perpendicular al campo eléctrico.
Superficie plana no perpendicular al campo eléctrico.
Campo eléctrico no uniforme
Superficie cualquiera abierta.
Superficie cualquiera cerrada. - 24Aplicación de la ley de Gauss a varias distribuciones de cargaEs una herramienta importante puesto que nos permita la evaluación de la cantidad de carga encerrada, por medio de una cartografía del campo sobre una superficie exterior a la distribución de las cargas. Para geometrías con suficiente simetría, se simplifica el cálculo del campo eléctrico.
- 25Potencial eléctrico: El potencial eléctrico en un punto del espacio es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía potencial electrostática que adquiriría una carga si la situasemos en ese punto. El potencial eléctrico en un punto del espacio de un campo eléctrico es la energía potencial eléctrica que adquiere una unidad de carga positiva situada en dicho punto. V=Ep/q'donde:
V es el potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico. Su unidad en el S.I. es el julio por culombio (J/C) que en honor a Alessandro Volta recibe el nombre de Voltio.
Ep es la energía potencial eléctrica que adquiere una carga testigo positiva q' al situarla en ese punto.
El hecho de que todas las magnitudes sean escalares, permite que el estudio del campo eléctrico sea más sencillo. De esta forma, si conocemos el valor del potencial eléctrico V en un punto, podemos determinar que la energía potencial eléctrica de una carga q situada en él es:
Ep=V⋅q - 26Diferencia de potencial eléctrico y potencial eléctricoLa diferencia de potencial eléctrico, también conocida como voltaje, es el trabajo externo necesario para mover una carga de una posición a otra dentro de un campo eléctrico. La diferencia de potencial eléctrico es el cambio en la energía potencial experimentado por una carga de prueba de valor +1 .
- 27Diferencias de potencial en un campo eléctrico uniformeDIFERENCIAS DE POTENCIAL EN UN CAMPO ELECTRICO UNIFORME Como la diferencia de potencial es independiente de la trayectoria que se siga, el trabajo para llevar una carga de prueba entre dos puntos A y B es el mismo por cualquier trayectoria. Este hecho es debido a que el campo electrostático es conservativo.
- 28Potencial eléctrico y energía potencial debido a cargas puntuales: Es la energía de potencial eléctrico por unidad de carga, y como tal es una característica de la influencia eléctrica ejercida por la carga sobre ese punto del espacio.
- 29Potencial eléctrico debido a una distribución de carga continua: El potencial eléctrico (voltaje) en cualquier punto del espacio producido por una distribución continua de cargas, se puede calcular a partir de la expresión de carga puntual por medio de la integración, puesto que el voltaje es una cantidad escalar.
- 30Potencial eléctrico a causa de un conductor con carga: Cada punto sobre la superficie de un conductor cargado en equilibrio tiene el mismo potencial eléctrico. Ya que el campo eléctrico es igual a cero en el interior del conductor, el potencial eléctrico en cualquier punto en el interior y en la superficie es equivalente a su valor”.
- 31Aplicaciones y usos de la electrostática* Sanitización: …
* Plantas Procesadores de Alimentos: …
* Des-contaminación de Equipos y Personal: …
* Transportación: …
* Pinturas en polvo a través de la electrostática. …
* Dispositivos Médicos: …
* Procesos Industriales: …
* La Xerografía : - 32Definición de capacitancia: La capacitancia es la capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica.Los capacitores son dispositivos que almacenan energía, disponibles en muchos tamaños y formas. Consisten en dos placas de material conductor (generalmente un metal fino) ubicado entre un aislador de cerámica, película, vidrio u otros materiales, incluso aire.
- 33Calculo de la capacitancia: se calcula C a partir de C = q/V. donde A es el área de traslape entre las placas y la superficie gaussiana. E ds, (5) donde los signos + y − indican que la trayectoria inicia en la placa con carga positiva y termina en la placa con carga negativa. F/m = 8.85pF/m.
- 34COMBINACIONES CAPACITORESEn común que dos o mas capacitores se combinen en circuitos eléctricos. La capacitancia equivalente de ciertas combinaciones puede calcularse utilizando los métodos descritos en esta sección. Los símbolos de circuitos para capacitares y baterías, junto con sus códigos de color usados en este texto. El símbolo para el capacitor refleja la geometría del modelo más común para un capacitor(un par de placas paralelas). La terminal positiva de la batería esta al potencial mas alto y se representa en el símbolo del circuito por la línea vertical mas larga.
- 35COMBINACION EN PARALELODos capacitares conectados como se muestra en la figura 3.4a se conocen como una combinación en paralelo de capacitares. La figura 3.4b muestra un diagrama de circuito para esta combinación de capacitares. Las placas de la izquierda de los capacitares se conectan por un alambre conductor en la terminal positiva. De igual modo, las placas de la derecha están conectadas a la terminal negativa de la batería y, por ello, se encuentran al mismo potencial de la terminal negativa. De este modo, las diferencias de potencial individuales a través de los capacitares conectados en paralelo son todas las mismas y son iguales a la diferencia de potencial aplicada a través de la combinación.
- 36COMBINACION EN SERIEDos capacitares conectados como se muestra en la figura 3.5a se conocen como combinación en serie de capacitares. La placa izquierda del capacitor 1 y la placa derecha del capacitor 2 están conectadas a las terminales de una bacteria. Las otras dos placas están conectadas entre si y a nada mas; en consecuencia, forman un conductor aislado que inicialmente esta descargado y debe continuar así para tener carga cero. Para analizar esta combinación comience por considerar los capacitares descargados y vea que sucede después de que una batería se conecta al circuito. Cuando la batería se conecta se tranfierne electrones de la placa izquierda de C1 a la placa derecha de C2. A medida que esta carga negativa se acumula en la placa derecha de C2, una cantidad equivalente de carga negativa es obligada a salir de la placa izquierda de C2. Como resultado, todas las placas derechas ganan una carga –Q, mientras que todas las placas izquierdas tienen una carga +Q. De esta manera, las cargas en los capacitares conectados en serie son las mismas.
- 37Energía almacenada en un capacitor: La energía almacenada en un condensador, se puede expresar en términos del trabajo realizado por la batería. … Esta expresión de la energía se puede poner en tres formas equivalentes por solo permutaciones de la definición de capacidad C=Q/V.
- 38Capacitores con material dieléctrico: os condensadores electrolíticos utilizan como dieléctrico una capa delgada de óxido no conductor entre una lámina metálica y una disolución conductora. … Consigue aumentar la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).
- 39Dipolo eléctrico en un campo eléctrico: Las líneas de campo eléctrico para dos cargas puntuales de igual magnitud pero de signos opuestos son conocidas como dipolo eléctrico, es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí. Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos.
- 40Corriente y resistencia: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones.
- 41Corriente eléctrica: Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).
- 42ResistenciaLa resistencia es una de las capacidades físicas básicas, particularmente aquella que nos permite llevar a cabo una actividad o esfuerzo durante el mayor tiempo posible. Una de las definiciones más utilizadas es la capacidad física que posee un cuerpo para soportar una resistencia externa durante un tiempo determinado.
La resistencia aeróbica es la capacidad de nuestro metabolismo, para aplazar o soportar la fatiga y el agotamiento. Se obtiene mediante la combustión de las células musculares. La resistencia aeróbica permite realizar esfuerzos físicos, como las carreras de grandes tramos, algo similar pero no completamente igual a lo que sucede con la resistencia anaeróbica. - 43Modelo de conducción eléctricaModelo Clásico de Conducción Eléctrica El modelo clásico para describir la conducción eléctrica en los metales fue propuesto por Paul Drude (1863–1906) en 1900 y desarrollado por Hendrik A. Lorentz en 1909. ... De hecho, algunos autores se refieren a los electrones de conducción en un metal como un gas de electrones.
- 44Resistencia y temperatura: La resistencia de un conductor metálico aumenta al aumentar la temperatura. Dicho aumento depende de la elevación de la temperatura y del coeficiente térmico de resistividad alfa ( ), ( el cual se define como el cambio de resistividad por grado centígrado de variación a 0°C ó a 20°C).
- 45Superconductividad: Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones. Fue descubierto por el físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes el 8 de abril de 1911 en Leiden.
- 46Potencia eléctrica :es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt (W).
Información
- Descripción
- Fichas sobre Sin título, creado por Julio Castillo el 28/11/2020.
- Creado por
- Julio Castillo · nov 2020
- Actualizado
- 29 nov 2020
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