Electricidad y Magnetismo

Índice

1. Justificación ……………………………………………………………………………………………………………..3
2. Objetivos de la materia ……………………………………………………………………………………………4
3. Competencias de la asignatura ………………………………………………………………………………..5
4. Desarrollo ……………………………………………………………………………………………………………..6

1. Electrostática ……………………………………………………………………………………………..7

1.1 Carga eléctrica …………………………………………………………………………………………7

1.2 Ley de Coulomb ……………………………………………………………………………………….9

1.3 Principio de conservación de la carga ………………………………………………………10

1.4 Campo eléctrico ………………………………………………………………………………………11

1.5 Flujo de campo eléctrico ………………………………………………………………………..12

1.6 Potencial eléctrico ………………………………………………………………………………….13

1. Magnetismo ……………………………………………………………………………………………….14

1. Campos magnéticos ……………………………………………………………………………..15

      2.1.1 Fuerzas magnéticas ……………………………………………………………………….16        

      2.1.2 Dipolos magnéticos ……………………………………………………………………….17

 2.2 Medición de los campos magnéticos ……………………………………………………17

 2.3 Ley de Ampere ……………………………………………………………………………………..19

 2.4 Ley de Faraday ……………………………………………………………………………………..19

 2.5 Ley de Lenz …………………………………………………………………………………………..20

 2.6 Campos eléctricos inducidos ………………………………………………………………..20

 2.7 Fuerza magnética entre 2 cables ………………………………………………………….21

1. Resistencia, corriente y capacitancia ………………………………………………………….22

3.1 Capacitancia …………………………………………………………………………………………..22

3.1 Capacitores en serie y en Paralelo ………………………………………………………….22

3.1 Energía potencial eléctrica ……………………………………………………………………..23

3.1 Dieléctricos …………………………………………………………………………………………….24

3.1 Corriente, resistencia y resistividad ………………………………………………………..26

3.1 Ley de Ohm …………………………………………………………………………………………….28

3.1 Circuitos eléctricos ………………………………………………………………………………….28

3.1 Trabajo, energía y fuerza electromotriz ………………………………………………….28

3.1 Circuitos RC e instrumentos de medición ……………………………………………….29

3.1 Instrumentos eléctricos ………………………………………………………………………….29

1. Bibliografía …………………………………………………………………………………………………..31

Desarrollo

Desde tiempos muy lejanos, el hombre siempre se preguntó qué era lo que causaba la electricidad en la naturaleza. Sin saber cómo se creaba ni cómo funcionaba, siempre sintió atracción ante su aparición.

Al ver un rayo en el cielo por la noche o al sentir la electricidad atmosférica en el aire antes de una tormenta, supo que había potencial en ese fenómeno y quiso controlarlo a voluntad para su beneficio. Se cree que los antiguos egipcios ya experimentaban con la electricidad.

Tiempo después los humanos empezaban a experimentar con la electricidad, por ejemplo, los griegos en el año 600 A.C. ya sabían que, si frotaban ámbar con lana, se podían atraer objetos muy livianos, a esta propiedad que adquirían los objetos se le llamo “cuerpos electrizados o cargados eléctricamente”, de este acontecimiento que experimentaron los griegos se dio el término “elektron” ya que esta palabra significa ámbar en griego.

Después de muchos experimentos y estudios, se ha llegado a la conclusión de que la electrización por frotamiento no representa un proceso de creación de electricidad, sino más bien una separación de dos tipos de electricidad que ya estaban presentes en cantidades iguales en el material "neutro".

Muchas personas a lo largo de la historia han estudiado esta área y uno de los principales pioneros de este ámbito es el griego Thales de Mileto, el cual fue muy importante en esta área ya que fue el primero en estudiar la electrostática al estudiar magnetismo y la electricidad, dándole origen a los avances de la electrostática y convirtiéndose en uno de los principales temas de la física.

Thales observo las primeras interacciones eléctricas, como se comentó anteriormente, frotando ámbar con lana.

Otro de los fundadores y notablemente famoso por ser el personaje creador de la electricidad como la conocemos hoy en día es Benjamín Franklin, el cual nació en el año 1706 hasta su muerte en el año 1790.

Este personaje fundamental para el desarrollo de la electricidad fue un científico estadounidense que logró sugerir la existencia de dos tipos de cargas (negativas o positivas), además que por esto lo lleva a poder lograr uno de los experimentos más relevantes de la humanidad a través de la historia.

Benjamin Franklin, demostró que había conexión entre los rayos y la electricidad al recoger la carga de una tormenta usando una botella con una llave unida a una cometa.

Dentro de estas increíbles personas con sus descubrimientos, también está el famoso Alejandro Volta, físico italiano nacido en el año 1745.

Este físico inventó la primera batería eléctrica. El término ¨Volt¨ fue nombrado en su honor asegurando su nombre en la historia de la electricidad y el magnetismo.

A continuación, se verán los temas fundamentales de la electricidad para entender más a fondo las propiedades y definiciones de esta.

1. Electrostática

La electrostática tiene por objeto el estudio las fuerzas eléctricas existentes entre cargas eléctricas en reposo y los estados de equilibrio determinados por estas fuerzas, es decir, estudia las cargas eléctricas en equilibrio.

1.1 Carga eléctrica

Para este subtema, consideremos lo siguiente citando el primer libro de la bibliografía:

“Consideremos dos pequeñas esferas de ebonlta que han sido previamente frotadas con piel, y que luego se cuelgan mediante hilos de seda como se muestra en la figura 1.1; se observa que las dos esferas se repelen. Seguidamente consideremos dos esferas pequeñas de vidrio que han sido previamente frotadas con seda, colgadas mediante hilos de seda como se muestra en la figura 1.2; se observa que las dos esferas también se repelen.

Ahora, si se cuelgan mediante hilos de seda una esfera de ebonita y una esfera de vidrio como se muestra en la figura 1.3, se observará que las dos esferas se atraen. En general, si dos cuerpos diferentes se frotan entre sí, ambos se electrizan, es decir, ambos se cargan eléctricamente.

[pic 1]

Según las observaciones anteriores se puede concluir que hay dos clases de electricidad; convencionalmente la que posee la ebonita después de haber sido frotada con piel es llamada electricidad negativa y la que posee el vidrio después de haber sido frotado con seda es llamada electricidad positiva. Los experimentos anteriores conducen a la Ley Fundamental de la Electrostática la cual establece que: "Cargas eléctricas del mismo signo ejercen una fuerza de repulsión y cargas eléctricas de diferente signo ejercen una fuerza de atracción".

La razón por la cual los cuerpos se electrizan al ser frotados se puede explicar mediante la teoría atómica de la materia. Toda materia está constituida de átomos, los que a su vez están formados por tres partículas elementales que son los protones, neutrones y electrones.

En todo átomo los protones y los neutrones ocupan un espacio muy pequeño llamado núcleo y alrededor de éste giran los electrones (según el modelo atómico de Bohr). Los protones tienen carga eléctrica positiva, los neutrones no tienen carga eléctrica mientras que los electrones tienen carga eléctrica negativa. Por lo tanto, toda la carga positiva del núcleo se debe a la carga eléctrica de los protones.

...