Campos Electricos Estatico

Esquema

1.- Introducción

2.- Ley de Faraday de la inducción con electro magnética

3.- Inductancia

4.- Ley de Coulomb

4.1.- Campo electrostático de una carga puntual en el origen. Aplicando la ley de Gauss

4.2.- Campo electrostático de una carga puntual fuera del origen

5.- Ley de Gauss

6.- Potencial eléctrico

7.- Medios materiales conductores y dieléctricos en un campo eléctrico estático

8.- Densidad de flujo eléctrica y constante dieléctrica

9.- Conclusión

10.- Referencias Bibliográficas

Introducción

A principios de la década de 1830, Faraday en Inglaterra y J. Henry en U.S.A., descubrieron de forma independiente, que un campo magnético induce una corriente en un conductor, siempre que el campo magnético sea variable. Las fuerzas electromotrices y las corrientes causadas por los campos magnéticos, se llaman fem inducidas y corrientes inducidas. Al proceso se le denomina inducción magnética.

Los modelos estáticos son sencillos, pero inadecuados para explicar los fenómenos electromagnéticos variables con el tiempo. Los campos eléctricos y magnéticos estáticos no producen ondas que se propagan y transportan energía e información, las ondas son la esencia de la acción electromagnética a distancia.

Ley de Faraday

En 1831, Michael Faraday hizo uno de los descubrimientos más importantes en electromagnetismo. Ahora conocida como ley de Faraday de inducción electromagnética, reveló una relación fundamental entre el voltaje y el flujo en un circuito. Faraday descubrió el fenómeno de inducción magnética, que consiste esencialmente en que un campo magnético variable en el tiempo puede inducir una FEM (o una corriente) en un circuito.

La ley de Faraday establece que:

1. Si el flujo que vincula un lazo (o vuelta) varía como una función de tiempo, se induce un voltaje entre sus terminales.

2. El valor del voltaje inducido es proporcional a la velocidad de cambio del flujo.

ℇ=-dфBdt

ℇ : fem media inducida

dфB : Cambio en el flujo magnético

dt : intervalo de tiempo

Por definición y de acuerdo con el sistema SI de unidades, cuando el flujo dentro de un lazo varia a razón de 1 weber por segundo, se induce un voltaje de 1 V entre sus terminales. Por ello, si el flujo varía dentro de una bobina de N vueltas, el voltaje inducido viene dado por:

ℇ=-Ndϕdt

Dónde:

ℇ: Voltaje inducido

N: n° de vueltas de bobina

dфB : Cambio en el flujo magnético

dt : Intervalo de tiempo

Para el entendimiento de esta ley, es necesario aclarar el concepto de flujo magnético фB que es la cantidad de líneas de fuerza que pasan por un circuito magnético. Con respecto a un elemento infinitesimal de área dA en un campo magnético B, el flujo magnético dфB a través del área es:

dфB=B.dA=BdA=BdAcos ϕ

Donde B es la componente de B perpendicular a la superficie del elemento de área y es el ángulo entre B y dA. El flujo magnético total фBa través de un área finita es la integral de esta expresión sobre el área:

фB=B.dA=BdAcos ϕ

Si B es uniforme en toda un área plana A, en estos términos

фB=B.dA=BdAcos ϕ

Ejemplo

Un campo magnético uniforme forma un ángulo de 30° con el eje de una bobina circular de 300 vueltas y un radio de 4cm. El campo varia a razón de 85T/s permaneciendo fija su dirección. Determinar el módulo fem inducción de la bobina.

ℇ=-dфBdt

фB=NBAcosθ

ℇ=-dфBdt= -ddt.NBAcosθ= -N.πr2cosθdBdt

= -(300) π (0.04m)2. 30º. (85T/s) = -111 V

ℇ=111 V

http://www.buenastareas.com/ensayos/Campo-Magnetico-Variable-Con-El-Tiempo/1948800.html

Inductancia

En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacenaenergía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) de el devanado:

La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.

El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.

Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:

El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra

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