Electromagnetismo

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE TEZIUTLAN

                                                          ELECTROMAGNETISMO

INVESTIGACION DOCUMENTAL

JOSE ANTONIO CIRILO RODRIGUEZ – 20TE0637*

ALFREDO CARRASCO ARAOZ

03/07/21

INTRODUCCIÓN

Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza electromagnética.

Si tenemos un hilo conductor rectilíneo por donde circula una corriente eléctrica y que atraviesa un campo magnético, se origina una fuerza electromagnética sobre el hilo. Esto es debido a que el campo magnético genera fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento.

Si en lugar de tener un hilo conductor rectilíneo tenemos un espiral rectangular, aparecerán un par de fuerzas de igual valor, pero de diferente sentido situadas sobre los dos lados perpendiculares al campo magnético. Esto no provocará un desplazamiento, sino que la espira girará sobre sí misma.

La dirección de esta fuerza creada se puede determinar por la regla de la mano izquierda. Si la dirección de la velocidad es paralela a la dirección del campo magnético, la fuerza se anula y la trayectoria de la partícula será rectilínea. Si la dirección de la velocidad es perpendicular al campo magnético la fuerza vendrá dada por la expresión:

F = Q · v · B

En caso de que esta fuerza sea perpendicular al plano formado por la velocidad y el campo magnético, la partícula describirá una trayectoria circular. Si la dirección de la velocidad es oblicua a la del campo magnético, la partícula describirá una trayectoria en espiral.

ENERGÍA POTENCIAL ELECTROSTÁTICA

También llamada energía electrostática, es la energía asociada a la fuerza electrostática dada por la ley de Coulomb.

Al igual que la fuerza gravitatoria dada por la ley de gravitación universal de Newton, la fuerza electrostática entre cargas puntuales dada por la ley de Coulomb es conservativa, por lo que tiene asociada una función escalar cuyo gradiente cambiado de signo es la fuerza entre las cargas. Dicha función escalar es la energía potencial electrostática U.

Sean las dos cargas puntuales representadas en la figura siguiente:[pic 7]

Suponiendo que q1 es la carga fuente (la que crea el campo eléctrico) y q2 la carga de prueba (la que experimenta la fuerza). La fuerza que experimenta q2 por estar en presencia de q1 viene dada por la ley de Coulomb:

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La energía potencial electrostática U entre las dos cargas puntuales anteriores q1 y q2 viene dada por:

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donde k es la constante de Coulomb que, en el vacío y en unidades del Sistema Internacional toma el valor:

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y en términos de la permitividad eléctrica del vacío o constante dieléctrica del vacío ε0:

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ε0 es una de las constantes físicas fundamentales y en unidades del Sistema Internacional tiene el valor:

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A continuación, se comprueba que la fuerza es el gradiente cambiado de signo de U:

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Las unidades de energía potencial electrostática en el Sistema Internacional son los julios (J).

Cuando una carga prueba q está en presencia de N cargas fuente puntuales, su energía potencial electrostática será la suma de las energías potenciales que tiene por estar en presencia de cada una de las N cargas puntuales:

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La energía potencial electrostática puede escribirse en función del potencial electrostático. Cuando la carga de prueba q2 se encuentra en una zona del espacio donde existe un potencial electrostático V, su energía potencial electrostática es:

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Si el potencial V es debido a la presencia de una carga fuente puntual q1 la expresión anterior es igual a la energía potencial electrostática.

CAPACITANCIA

Es la capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica.

La capacitancia se expresa como la relación entre la carga eléctrica de cada conductor y la diferencia de potencial (es decir, tensión) entre ellos. El valor de la capacitancia de un capacitor se mide en faradios (F); denominados así en honor al físico inglés Michael Faraday (1791-1867).

Un faradio es una gran cantidad de capacitancia. La mayoría de los dispositivos eléctricos domésticos contienen capacitores que producen solo una fracción de un faradio, a menudo una millonésima parte de un faradio (o microfaradio, uF) o tan pequeños como un picofaradio (una billonésima parte, pF).

Por otra parte, los supercapacitores pueden almacenar grandes cargas eléctricas de miles de faradios.

La capacitancia puede aumentar cuando:

• Las placas de un capacitor (conductores) están colocadas más cerca entre sí.
• Las placas más grandes ofrecen más superficie.
• El dieléctrico es el mejor aislante posible para la aplicación.

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.

El aislante también se conoce como un dieléctrico y aumenta la capacidad de carga de un capacitor. A veces, los capacitores se llaman condensadores en la industria automotriz, marina y aeronáutica. Las placas internas están conectadas a dos terminales externos, que a veces son largos y finos, y se asemejan a diminutas antenas o patas metálicas. Estos terminales se pueden conectar a un circuito.

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