LEYES IMPORTANTES DEL ELECTROMAGNETISMO

Ley de Gauss del campo magnético

El flujo eléctrico total fuera de una superficie cerrada es igual a la carga encerrada, dividida por la permitividad.

·         El flujo eléctrico a través de un área, se define como el campo eléctrico multiplicado por el área de la superficie proyectada sobre un plano perpendicular al campo.

·         La ley de Gauss es una ley general, que se aplica a cualquier superficie cerrada.

·         Es 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.

Ley de Ampere

La circulación de un campo magnético a lo largo de una línea cerrada es igual al producto de µ0 por la intensidad neta que atraviesa el área limitada por la trayectoria

Ley de Faraday

Afirma que el voltaje  inducido en una bobina es proporcional al producto del numero de vueltas de la bobina por a rapidez con la que cambia el campo magnético al interior e la bobina.

Ley de Lenz

Ley: “El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce”.

La Ley de Lenz plantea que los voltajes inducidos serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.
La polaridad de un voltaje inducido es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.

Electromagnetismo

Electromagnetismo

estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría aportada por Faraday, que se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos eléctricos y magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell . Gracias a la invención de la pila de limón, se pudieron efectuar los estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de corriente eléctrica a través de un conductor.

Densidad e intensidad de un campo magnético

Los campos magnéticos generados por las corrientes y que se calculan por la ley de Ampere o la ley de Biot-Savart, se caracterizan por el campo magnético B medido en Teslas. Pero cuando los campos generados pasan a través de materiales magnéticos que por sí mismo contribuyen con sus campos magnéticos internos, surgen ambigüedades sobre que parte del campo proviene de las corrientes externas, y que parte la proporciona el material en sí.

Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente

Sobre un conductor por el que circula una corriente eléctrica y que se encuentre dentro de un campo magnético también aparece una fuerza magnética. El sentido de la fuerza también se puede calcular por la regla de la mano derecha, considerando a la velocidad de las cargas positivas en la misma dirección del conductor.

Fuerza magnética entre 2 conductores paralelos

Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que los conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se vera, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampére y del Coulomb. Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados a una distancia a que llevan corrientes I¹ e I² en la misma dirección, como se muestra. Se puede determinar facilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre. El alambre 2, el cual lleva una corriente I², genera un campo magnético B² en la posición del alambre 1, la fuerza magnética sobre una longitud l del alambre 1 es F¹ = I¹l x B²

Ley Biot-Savart

La ley de Biot-Savart, relaciona los campos magnéticos con las corrientes que los crean. De una manera similar a como la ley de Coulomb relaciona los campos eléctricos con las cargas puntuales que las crean. La obtención del campo magnético resultante de una distribución de corrientes, implica un producto vectorial, y cuando la distancia desde la corriente al punto del campo está variando continuamente, se convierte inherentemente en un problema de cálculo diferencial.

Electrodinamica y Leyes

Diferencia entre resistencia y resistividad

La resistividad es una propiedad intrínseca de cada material. La resistencia no.

Con materiales de diferente resistividad se pueden obtener resistencias de igual valor.

La resistividad es un valor fijo. La resistencia depende del área de la sección transversal y de la longitud del material.

Densidad de corriente

Se define el flujo o caudal de carga, más comúnmente conocido con el nombre de Densidad de Corriente, J, como la cantidad de carga que pasa por unidad de tiempo y por unidad de sección transversal, siendo un vector con la misma dirección que la velocidad de las partículas cargadas.

Conductividad

Conductividad es la propiedad de aquello que es conductivo (es decir, que tiene la facultad de conducir). Se trata de una propiedad física que disponen aquellos objetos capaces de transmitir la electricidad o el calor.

Unidades usadas en la electrodinámica

Para medir la intensidad de corriente se usa en ampere (A), que es la unidad de carga, entre la unidad de tiempo (q/t).

Para medir el voltaje o diferencia de potencial se utiliza el volt.

Para medir la resistencia de un conductor se usa el Ohm (Ω).

Otras unidades usadas son el electrón-volt (eV).

Para medir la potencia eléctrica se utiliza el Watt, que es el trabajo eléctrico realizado por unidad de tiempo (Joule/seg).

En el efecto Joule que mide la cantidad de calor que emite un aparato por el cual circula una corriente eléctrica, la cantidad de calor se mide en calorías.

Ley de Ohm

La ley de Ohm dice que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa de la resistencia eléctrica.

Potencia eléctrica y cuáles son sus unidades

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

1ra y la 2da Ley de Kirchhoff

La primera Ley de Kirchoff

En un circuito eléctrico, es común que se generen nodos de corriente. Un nodo es el punto del circuito donde se unen mas de un terminal de un componente eléctrico. Si lo desea pronuncie “nodo” y piense en “nudo” porque esa es precisamente la realidad: dos o mas componentes se unen anudados entre sí (en realidad soldados entre sí). En la figura 1 se puede observar el mas básico de los circuitos de CC (corriente continua) que contiene dos nodos.

Segunda Ley de Kirchoff

Cuando un circuito posee más de una batería y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen las corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de kirchoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.

Electricidad

Electrodinámica

La electrodinámica consiste en el movimiento de un flujo de cargas eléctricas que pasan de una molécula a otra, utilizando como medio de desplazamiento un material conductor como, por ejemplo, un metal.

Corriente eléctrica

El termino corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio.

Se requiere de un medio conductor (esto es, un material con cargas libres) y una diferencia de potencial eléctrico entre esos dos puntos.

Resistencia

Se define como la oposición que halla la corriente eléctrica a la hora de entrar en circulación. Su valor se designa en ohmios. Por otra parte, se conoce como resistencia o resistor a la pieza electrónica que ha sido fabricada para generar una resistencia eléctrica concreta entre dos puntos de un mismo circuito.

Resistividad

La resistividad es la resistencia eléctrica específica de cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω•m).

TIPOS DE CAPACITADORES

Capacitores de trabajo duales

Capacitores duales son utilizados para trabajar con aplicaciones que requieren dos capacitores en uno; siendo posible realizar varias conexiones paralelas de capacitores para cubrir diferentes rangos de capacitancia.

Tipos de capacitores (placas paralelas, electrolí­ticos, Variables)

 Carga y descarga de un condensador

Energía almacenada en un capacitor o condensador y sus fórmulas.

La energía acumulada en un capacitor será igual al trabajo realizado para transportar las cargas de una placa a la otra venciendo la diferencia de potencial existente ellas:

D W = V * D q = (q / C) * D q

La energía electrostática almacenada en el capacitor será igual a la suma de todos estos trabajos desde el momento en que la carga es igual a cero hasta llegar a un valor dado de la misma, al que llamaremos Q.

W = V * dq = ( 1 / C) * ( q * dq) = 1 / 2 (Q² / C)

Si ponemos la carga en función de la tensión y capacidad, la expresión de la energía almacenada en un capacitor será: W = 1/2 * C * V² medida en unidades de trabajo.

Dependiendo de superficie o área de las placas su fórmula de capacidad es

C = e * A / 4p d, donde e es la constante dieléctrica.

CAPACITADORES

 Tres definiciones de tres fuentes diferentes de capacitor

1-Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

2-Un capacitor o condensador (nombre por el cual también se le conoce), se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente.

3-Un capacitor o condensador (nombre por el cual también se le conoce), se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente.

Nombre que se le pueden dar a los capacitadores

Condesandor

Manera gráfica la anatomía de un capacitor y sus propiedades interiores

Fórmula de un campo eléctrico en los capacitores

En donde:

C = Capacidad

Q= Carga eléctrica

V= Diferencia de potencial

Qué otro nombre recibe la diferencia de potencial dentro de la electrónica y como se le representa en una formula

FUERZA

Sus unidades son el HP= Horse Power

W= Watts

Uso industrial que se les da a los capacitores

Corregir el desfase de potencia, cuando en una fábrica hay muchos motores.

Si es una emisora de Radio y televisión, conectarse en paralelo con las bobinas para formar osciladores, y emitir en una frecuencia concreta.

Tanto las bobinas, como los condensadores, pueden ser variables, para con la variación encontrar la frecuencia de resonancia.

CAPACITADORES

CAPACITOR

Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

TIPOS DE CAPACITORES QUE EXISTEN EN EL MERCADO

Capacitores eléctricos de aluminio

Capacitores de tantalio

Capacitores eléctricos de cerámica

Capacitores Papel y Plásticos

Micas y Vidrios

 FORMULAS

FORMULAS CONFIGURACION EN SERIE	FORMULAS CONFIGURACION EN PARALELO
Capacidad total en serie La capacidad total (o equivalente) en serie se calcula sumando las inversas de cada una de las capacidades y calculando la inversa del resultado.	Capacidad total en paralelo La capacidad total (o equivalente en paralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores.
Tensión de capacitores en serie La suma de las caídas de tensión de cada capacitor da como resultado la tensión total aplicada entre los bordes A y B.	Tensión de capacitores en paralelo Al estar unidos todos los capacitores por un mismo conductor, se encuentran todos a la misma diferencia de potencial (la de la tensión aplicada) por lo tanto la tensión de cada uno es igual a la de otro e igual a la total.
Carga de capacitores en serie La carga de cada uno de los capacitores de una rama en serie es igual a la de los demás y es igual a la carga equivalente acumulada en toda la rama (entre A y B) A su vez, cada carga puede ser calculada como q = C V de cada capacitor, con lo que: Y la carga total (qt) que es igual a la carga sobre cualquier capacitor se puede calcular sobre el capacitor equivalente como: qt = Ce VAB	Carga de capacitores en paralelo La carga total es igual a suma de las cargas almacenadas en cada capacitor Y cada carga puede calcularse como q = C V de cada capacitor, pero en este caso V es la misma para todos, con lo que: De esta manera, al ser V la misma, puede verse que las cargas que almacena cada capacitor para una determinada tensión aplicada no son iguales si las capacidades son distintas.

DIELECTRICO Y QUE RELACION TIENE CON EL CAPACITOR

Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, y su función es aumentar la capacita La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:

C = Er x A / d

Donde:

- C = capacidad

- Er = permitividad

- A = área entre placas

- d = separación entre las placas

La unidad de medida es el faradio. Hay submúltiplos como el miliFaradio (mF), microFaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoFaradio (pF) ncia del capacitor.

DIELECTRICO EN LOS CAPACITORES.

 El aumento de la capacidad para un tamaño dado de superficie de placa. La capacidad aumenta tantas veces como sea el valor de la constante dieléctrica del medio respecto del vacío. Esto permite obtener capacidades grandes con tamaños de placas relativamente pequeños.

PARAMETROS IMPORTANTES DE LOS DIELECTRICOS.

Dieléctrico	C. dieléctrica relativa                      er	Rigidez dieléctrica (kV/mm)
Vacío	1	y
Aire	1.00054	3.0
Agua destilada	80	-
Papel	3.5	14
Mica	5.4	160
Porcelana	6.5	4
Cuarzo Fundido	3.8	8
Vidrio Pírex	4.5	13
Baquelita	4.8	12
Polietileno	2.3	50
Ámbar	2.7	90
Poliestireno	2.6	25
Teflón	2.1	60
Neopreno	6.9	12

EJERCICIOS DE PORTENCIAL ELECTICO

Problema 1

Determinar el valor del potencial eléctrico creado por una carga puntual q1=12 x 10-9 C en un punto ubicado a 10 cm. del mismo como indica la figura.

Resolución: Para dar respuesta a lo solicitado debemos aplicar el cálculo del potencial en un punto debido a una carga puntual cuya expresión es

 y por lo tanto el valor sería 

el potencial es una magnitud escalar, por lo tanto tan sólo debe ser indicado su signo y su valor numérico.

Respuesta: El potencial en A vale + 1.080 V

Problema 2

 Hallar el potencial eléctrico en el punto P, el cual se halla ubicado en el punto medio de uno de los lados del cuadrado de la figura. El cuadrado es de lado a y en cada vértice tiene sus respectivas cargas con sus signos.

POTENCIAL ELECTRICO

Potencial Eléctrico

La noción de potencial puede utilizarse de diversas formas. Como adjetivo, refiere a algo que tiene potencia, virtudes o poder. Potencial también puede ser un tipo de magnitud que indica cambios en otras magnitudes distintas. Eléctrico, por su parte, es algo que dispone o transmite electricidad, o que logra funcionar gracias a ella.

Fuente: http://definicion.de

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

Fuente: http://lafisicaparatodos.wikispaces.com

Potencial eléctrico. Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

Fuente: http://www.ecured.cu

analogía que existe entre el potencial eléctrico y la energía potencial.

Se conoce como potencial eléctrico al trabajo que un campo electrostático tiene que llevar a cabo para movilizar una carga positiva unitaria de un punto hacia otro. Puede decirse, por lo tanto, que el trabajo a concretar por una fuerza externa para mover una carga desde un punto referente hasta otro es el potencial eléctrico.

La energía potencial es igual al trabajo que hay que realizar, para mover un objeto desde el punto de referencia , a la posición . El punto de referencia al que se le asigna el valor arbitrario, de modo que se puede elegir convenientemente, como por ejemplo el origen de un sistema de coordenada.

el potencial eléctrico se refiere a la energía eléctrica y energía potencial a la energía en general, si consideras las definiciones, hay relación entre las dos razones, ahí la analogía.

Personajes mas importantes y sus aportes al potencial eléctrico o este tema

Charles Augustin de Coulomb

Aporto su Sistema internacional de Unidades el Columbio o Coulomb para la medida de la magnitud fisica cantidad de de electricidad (carga electrica).

Alessandro Volta

Aporto La unidad de fuerza electromotriz que es actualmente Sistema Internacional de unidades llamada Voltio

En que consiste potencial eléctrico (ilustración grafica)

Expresión matemática que define el potencial eléctrico

VA=K×(Q/d).

VA=Potencial eléctrico en el punto A debido a la carga Q. En Voltios (V).

K=Constante=9×10^9 (Newtons×metro^2)/(Culombio^2).

Q=Carga eléctrica puntual creadora del campo. En Culombios (C).

d=Distancia del punto A a la carga Q. En metros (m).

Unidades Del Potencial Electrico

V = Potencial eléctrico en voltios (V) o Julios / Culombio (J/C)

K = Constante de la Ley de Coulomb

Para el vacío K = 8,987 551 787 N * m² / C²

Q = Carga eléctrica en culombios (C)

r = Distancia en metros (m)

PRINCIPALES LEYES RELACIONADO CON LA ELECTRICIDAD

Fue Gauss y cuáles fueron sus aportaciones a la ciencia

El más grande matemático del siglo XIX, Johann Carl Friedrich Gauss se considera uno de los tres matemáticos más importante de todos los tiempos, siendo Arquímedes y Newton los otros dos.

- Realizó aportaciones en la electricidad y en el magnetismo.

- Formuló la Teoría general del magnetismo terrestre. 

- Teoría de los errores. 

Expresión Matemática de la Ley de Gauss

En matemáticas, la campana de Gauss es la representación gráfica de la ecuación matemática a una distribución normal. Tiene forma de campana. .Si se representa en el eje horizontal las medidas obtenidas y en el vertical el número de veces que se obtiene cada valor, obtendremos lo que se llama un histograma de frecuencias. Si se elimina el error sistemático, el conjunto de datos obtenido se distribuye de forma simétrica alrededor de la media, dando una curva en forma de campana.

Ley de Gauss mediante un ejemplo

La ley de gauss establece que el flujo eléctrico total a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga total encerrada por esa superficie, La ley de Gauss aporta un medio simple para hallar El campo eléctrico en el caso de distribuciones simétricas de carga como las de la carga puntual, carga de línea infinita, carga superficial cilíndrica infinita y distribución esférica de carga.

Ventajas que tiene la Ley de Gauss respecto a las leyes de Coulomb

Para calcular campos eléctricos creados por distribuciones de carga extensas, como por ejemplo, el campo creado por un hilo metálico cargado uniformemente, aunque se puede resolver por integración de la ley de Coulomb, es más sencillo aplicar el teorema de Gauss.

Charles Coulomb y alguna de sus aportaciones

Charles Coulomb fue un Gran Físico francés. Su celebridad se basa sobre todo en que enunció la ley física que lleva su nombre (ley de Coulomb), que establece que la fuerza existente entre dos cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Las fuerzas de Coulomb son unas de las más importantes que intervienen en las reacciones atómicas.

Ley de Coulomb expresión matemática.

Cargas con signos iguales darán fuerzas (repulsivas) de signo positivo, en tanto que cargas con signos diferentes experimentaran fuerzas (atractivas) de signo negativo.

La constante de proporcionalidad K tomara en el vacio un valor igual a: K= 8.9874.109N m2/CS

Electroscopio y su función

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo. Un electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro muy delgadas. El funcionamiento de este es muy sencillo y depende de la carga del cuerpo que se vaya a emplear.

El funcionamiento de este aparato es muy sencillo. Si a la esfera o disco se le acerca un cuerpo cargado, o se toca con él, todo el aparato se carga de electricidad, por lo que las dos tiras de lámina, al quedar cargadas con electricidades del mismo signo, se repelen entre sí, se separan, de esta manera, el electroscopio permite determinar si un cuerpo está cargado o no: si al tocar con él el disco o la esfera del electroscopio las laminillas se separan, quiere decir que el cuerpo está cargado, mientras que si no se separan, es que no lo está.

Ejercicio de la ley de coulomb

Se tienen dos esferas cargadas eléctricamente con 4x10-8 C y 2.3x10-7 C respectivamente y están separadas 35 cm en el aire. Calcular la fuerza eléctrica de atracción entre ellas.

F =( k)qq1/r2

 F= 9 x 109 Nm2/C2 (4x10-8 C )(2.3x10-7C)/(0.35 m)2

 F = 6.85375x10-2 N

Tres definiciones  de campo elecrico

-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.

http://www.greenfacts.org

-El campo eléctrico existe cuando existe una carga y representa el vínculo entre ésta y otra carga al momento de determinar la interacción entre ambas y las fuerzas ejercidas. Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de líneas de campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial y saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.

http://www.fisicapractica.com

-El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.

Wiki pedia

Personajes que aportaron en este tema

Carl Friedrich Gauss

Charles-Augustin de Coulomb

Cómo se expresa matemáticamente el campo eléctrico

Si en dicha región esta carga experimenta una carga eléctrica entonces matemáticamente el campo eléctrico se expresa así:

E = F/ q

Donde:

E=Intensidad del campo eléctrico

F=Fuerza eléctrica, y q=Carga de prueba.

La dirección y sentido del campo eléctrico son los mismos que los de la fuerza eléctrica.

Para calcular el campo eléctrico se toma:

Carga Q como la carga puntual que genera el campo.

R como la distancia entre la carga que genera el campo y el punto P donde se quiere determinar le intensidad del campo.