Electromagnetismo

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Efectos cualitativos ente cuerpos cargados eléctricamente

Nuestra realidad está compuesta por materia, ye energía, donde la materia puede ser acelerada por fuerzas como la gravitatoria o las fuerzas de contacto que nosotros le podemos aplicar a un cuerpo, además de estas fuerzas, la fuerza eléctrica y la fuerza magnética también pueden acelerar a un cuerpo, es decir, también lo pueden mover

Las propiedades de los cuerpos cargados eléctricamente son:

Propiedad 1: cuando dos cuerpos eléctricamente cargados interactúan pueden pasar lo siguiente:

-Si los cuerpos tienen el mismo tipo de carga, los cuerpos se repelen

-Si los cuerpos presentan cargas diferentes, los cuerpos se atraen

-Si los cuerpos tienen una carga eléctricamente neutra, no se van a repeler ni se van a atraer

Propiedad 2: En las interacciones entre cuerpo cargados eléctricamente, la carga eléctrica se conserva, es decir, la carga se puede transferir entre los cuerpos, pero la carga inicial total del sistema es la misma antes y después de las interacciones

Propiedad 3: La unidad de la carga eléctrica es la magnitud de la carga del electrón, es decir, todas nuestras mediciones de carga eléctrica sean múltiplos de la carga del electrón.

Gracias a las propiedades de la carga eléctrica podemos ver los siguientes efectos:

Las moléculas que estan constituidas por muchos átomos gracias a las fuerzas eléctricas entre estos átomos

Existen materiales llamados conductores eléctricos que tienen la capacidad de transportar la carga eléctrica de un lugar a otros, y existen otros materiales llamados aislantes eléctricos que no permiten que la carga eléctrica sea transportada.

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer o repelar a un material aislante debido a que la carga eléctrica del cuerpo mueve las cargas superficiales del material eléctrico. A este fenómeno se llama inducción eléctrica.

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Ley de coulomb

La ley de Coulomb establece que la fuerza con la que atraen dos cargas diferentes o con la que se repelen dos cargas iguales, es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir, la fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas aumenta si la magnitud de las cargas aumenta, y disminuye esta fuerza mucho más rápido si las cargas se separan más.

Campo eléctrico

El campo eléctrico es la religión del espacio donde está presenta una fuerza debido a la presencia de una carga eléctrica. La magnitud del campo eléctrico es igual a la fuerza F que experimenta una carga de prueba "q" entre la carga de la misma prueba "q". La magnitud del Campo Eléctrico producido por una carga puntual "Q", a una distancia "d", es igual a carga "Q" entre el cuadrado de la distancia a la carga, por la constante de Coulomb.

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Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad de una corriente eléctrica que circula por un conductor es proporcional al voltaje aplicado en sus extremos e inversamente proporcional a su resistencia. La ley de Ohm implica que si queremos aumentar la intensidad de una corriente que tenemos en un circuito eléctrico podemos hacer dos cosas:

O aumentamos el voltaje (la diferencia de potencial eléctrico entre los dos extremos de nuestro cable)

O disminuimos la resistencia (cambiamos nuestro cable por otro mejor conductor)

Si queremos disminuir la intensidad de nuestra corriente podemos:

O disminuir el voltaje de nuestro circuito

O usamos un cable más largo para aumentar la resistencia a que circule la corriente eléctrica

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la cantidad de energía que consume un dispositivo eléctrico por unidad de tiempo, y es igual al voltaje por la intensidad de la corriente eléctrica

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Circuitos

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos que transportan corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada. Un circuito en serie es una configuración de conexión en que los componentes se conectan sucesivamente, es decir, la salida de un componente se conecta con la entrada del componente siguiente.

Un circuito en paralelo es una configuración de conexión entre sus componentes, en los que todas las entradas de estos componentes estan conectadas entre sí, y todas las salidas estan conectadas entre ellas.

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Circuitos de resistencias

Los circuitos de residencias son circuitos que contienen como componentes solo una o más resistencias, las resistencias pueden estar conectadas en serie o en paralelo.

Las propiedades de los circuitos de resistencias en serie son:

La intensidad de corriente es constante en cada resistencia

La resistencia total del circuito es igual a la suma de todas las resistencias

La diferencia de potencial o voltaje total es igual a la suma de los voltajes en cada

Las propiedades de los circuitos en paralelo son:

La intensidad de corriente total es igual a la suma de todas las intensidades de cada resistencia

La resistencia total del circuito se obtiene de la sumatoria de la inversa de las resistencias

La diferencia de potencial o voltaje total es contante en todas las resistencias

Los circuitos de resistencia mixtos son los conjuntos de resistencias conectados en serie y en paralelo en un solo circuito.

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Circuitos condensadores

Un condensador también llamado capacitor es un dispositivo capaz de almacenar energía. Su propiedad llamada capacitancia es igual a la carga almacenada entre la diferencia de potencial.

La unidad de medida de la capacitancia, es el Faradio, los condensadores también puedes conectarse de forma paralela o en serie, las propiedades de los circuitos de condensadores en serie son:

La capacitancia total es igual a la sumatoria del inverso de todas las capacitancias

La carga total es constante

La diferencia de potencial o voltaje total es igual a la suma de los voltajes en cada resistencia

Las propiedades de los circuitos de condensadores en paralelo son:

La capacitancia total es igual a la suma de las capacitancias

La carga total es igual a la suma de las cargas en cada capacitancia

La diferencia de potencial o voltaje total es constante

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Campo magnético

El campo magnético se puede definir de dos formas, de manera general, el campo magnético sé la región del espacio donde actúan las fuerza generadas por un imán, de manera formal, el campo magnético es la región de espacio donde se crean fuerzas magnéticas generadas por el movimiento de cargas eléctricas.

Las propiedades generales del campo magnético son:

El campo magnético está compuesto por dos polos, llamados polo sur y polo norte

Los polos magnéticos del mismo nombre se repelen y los polos magnéticos de diferentes nombres se atraen

Dos polos siempre aparecen juntos en un imán, es decir, aunque se divida repetidamente un imán, las partes siempre tendrán polo norte y sur respectivamente

El movimiento de cargas eléctricas son la que originan los campos magnéticos

El movimiento del campo magnético sobre un conductor eléctrico puede provocar una corriente eléctrica, a este fenómeno se le llama inducción electromagnética

Las propiedades específicas del campo magnético son:

El campo magnético es igual a la fuerza perpendicular que este provoca entre la multiplicación de la magnitud de la carga que pasa por el campo magnético, por su velocidad y por el seno del ángulo entre el campo magnético y el sentido de la carga

La dirección de la fuerza que genera el campo magnético es perpendicular al campo magnético mismo y también es perpendicular a v, la velocidad de carga

El sentido de estas tres variables se puede obtener con la regla de la palma de la mano derecha

La unidad del campo magnético es el Tesla, que tienen las siguientes equivalencias

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Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es el fenómeno en el que un campo magnético variable, provoca una diferencia de potencia en un conductor eléctrico.

Primero: El campo magnético variable se puede producir de dos formas, moviendo la fuente del campo magnético o moviendo el conductor eléctrico que percibe el campo magnético.

Segundo: Esta diferencia de potencial que provoca, si está en un circuito cerrado, se convierte inmediatamente en una corriente eléctrica y si es un circuito abierto se conserva como una diferencia de potencial inducida por el campo magnético.

Las aplicaciones de la inducción electromagnética en general podemos decir que gracias al descubriendo de la inducción electromagnética podemos realizar dos tipos de aplicaciones:

Utilizar la electricidad para generar trabajo

Obtener electricidad del trabajo que hace la naturaleza

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Relación entre el campo magnético y eléctrico

El movimiento de cargas eléctricas genera un campo magnético y de la misma forma el movimiento de campos magnéticos sobre diversos conductores eléctricos genera una corriente eléctrica en ellos.

La relación entre el campo magnético y el eléctrico se debe a que la magnitud de la fuerza que actúa sobre una carga "q", que se mueve a una velocidad "v", producida por un campo magnético "B" perpendicular a la velocidad "v", es la misma magnitud que la producida por un campo eléctrico "E", perpendicular tanto a "v" y a "B".

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La luz como onda electromagnética

Inicialmente, se creía que la luz era una corriente de partículas emitidas por las fuentes luminosas como el sol, las velas y el fuego; Incluso Newton, consideraba a la luz como objetos corpusculares, que cuando interactuaba con otros objetos, obedecía las leyes del movimiento propuestas por el mismo.

Sin embargo, existen muchos fenómenos de la luz que no se pueden explicar con partículas, como cuando pasamos un rayo de luz en un prisma y del otro lado aparece un arcoíris. Entonces, considerando a la luz como una onda electromagnética, podemos mencionar los postulados siguientes:

La luz es una onda electromagnética, es decir, es una onda de campos eléctricos y magnéticos entrelazados

Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a una velocidad de 300,000 km por segundo

Existe un conjunto de ondas electromagnéticas que varían en su longitud de onda llamada el espectro electromagnético

La luz visible es un subconjunto del espectro electromagnético y los diferentes colores se deben a sus diferentes longitudes de onda

Espectro electromagnético

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las ondas electromagnéticas que existen, a este conjunto se le ordena según 3 criterios que son totalmente equivalentes, ya sea por su longitud de onda, su frecuencia o su energía. Es decir, las ondas electromagnéticas con las longitudes de onda más pequeñas son las que tienen la frecuencia, la energía más alta, y las ondas electromagnéticas con longitudes de onda más grandes son las que tienen una frecuencia baja y también una energía baja

La luz visible

La luz visible es el subconjunto de ondas del espectro electromagnético que puede percibir el ojo humano, este subconjunto de ondas es el intervalo que tiene como longitud de ondas entre .38 y .75 micrómetros de largo.

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Leyes de AMPERE

La ley de Ampere es la forma general de medir y estudiar el campo magnético generado por una corriente eléctrica, esta establece que el campo magnético que atraviesa una trayectoria cerrada que encierra a una corriente eléctrica que provoca a este campo magnético es igual a la constante de permeabilidad del espacio por la intensidad total de la corriente, es decir, establece que el flujo de una corriente eléctrica en un conductor provoca un campo magnético.

Leyes de AMPERE-MAXWELL

La ley de Ampere no considera los campos dinámicos ni corrientes que varían como el tiempo, por lo que Maxwell modificó esta ecuación para considerar estas variables, establece que el campo magnético que atraviesa una trayectoria cerrada que encierra a una corriente eléctrica que provoca a este campo magnético es igual a la constante de permeabilidad del espacio, por la suma de dos tipos de corrientes; la corriente total y otra corriente llamada corriente de desplazamiento

Ley de FARADAY

La ley de Ampere establece en términos generales que una corriente eléctrica puede provocar un campo magnético, un campo magnético puede provocar una corriente eléctrica. La ley de Faraday establece que la fuerza electromotriz generada en una espira es igual al negativo de la tasa de cambio del flujo magnético.