Electromagnetismo

Capitulo 11,12 y 13

ELECTRICIDAD

Electromagnetismo

El ámbar es una piedra preciosa que se ha usado desde la prehistoriaveces para hacer joyas y objetos tallados ornamentales. Un fósil resina de los árboles de los árboles de pino y otras coníferas, ámbar también de interés para los antiguos griegos, que la llamaron "o (Elektron).En el siglo VII aC, Tales de Mileto observó que cuando ámbar se frotó enérgicamente con tela, que atrajo a pequeños trozos de paja, plumas o semillas. Otros materiales que muestran este probreza fueron descubiertos en los siglos que siguieron.

Magnetita es otro mineral con propiedades inusuales. Conocida también como la magnetita o mineral de hierro magnético, imán es un mineral de óxido de hierro que atrae el hierro. Conocida por esta propiedad como se remontan a 500 antes de Cristo, se convierte en un imán norte ± dirección sur cuando ¯ otante en un líquido o suspendido de una cuerda. La Poeta romano Lucrecio avanzó una teoría sobre la causa de magnetismo en su poema Sobre la naturaleza del Universo. Un estudio detallado de estas propiedades sólo se inició con el trabajo de William Gilbert (1544 ± 1603) en Inglaterra. Gilbert recibió una med grado ical de Cambridge y se estableció como un físicocian de fama, convirtiéndose en presidente del Colegio de Médicos y más tarde médico de la corte de la reina Isabel I. Se convirtió en interesadas en el trabajo en los imanes del erudito francés e ingeniero

Petrus Peregrinus de Maricourt y comenzó a actuar muy cuidadosamente ful experimentos para determinar la naturaleza del magnetismo. Su experimentos finalmente lo llevaron a investigar también las propiedades de ámbar y para darse cuenta de que su atracción era diferente de magnetismo que involucró sólo hierro. En su libro De Magnete, publicada en 1600, no sólo se presenta una discusión sistemática y otras cosas el magnetismo sino que también dio un debate sobre la fuerza de atracción causado por la fricción en ámbar. Acuñó la palabra eléctrica para`` Cuerpos que atraen de la misma manera como el ámbar.''

La electricidad y el magnetismo desarrollado como dos ciencias diferentes hasta principios del siglo XIX, cuando el físico danés Hans Christian Oersted observó que había una conexión entre ellos. Esta conexión fue desarrollado por, entre otros,el científico Inglés Michael Faraday. Fue, sin embargo, el escocés el físico James Clerk Maxwell, que reunió a la electricidad y el magnetismo en forma completa por la formulación de su la teoría del electromagnetismo en la forma de las cuatro ecuaciones que los llevará su nombre. Volveremos sobre la fascinante historia de la el desarrollo del electromagnetismo en el capítulo 14.

La carga eléctrica Durante veinticuatro siglos, desde Tales a Gilbert, el atractivo propiedades de ámbar y de los órganos `` que atraen de la misma manera como eran conocidos ámbar''. En 1733, el químico francés Charle Francois de Cisterney du Fay realizó una serie de experiments en el que tocó una lámina de oro con una varilla de vidrio que había sido electricista ® ed frotándola con seda (® gura 12.1). Antes de que fuera tocado por el vidrio, el papel de aluminio se sintió atraído hacia la barra, pero después de haber sido tocado, la lámina de oro fue rechazado lejos de ella. más, en contra de sus expectativas, la lámina se sintió atraído hacia una ámbar varilla que se había frotado con lana. Una lámina de oro que fue tocado ® RST con los símbolos ® ed ámbar varilla eléctrica y fue repelido por ella, se sintió atraído luego hacia la varilla de vidrio. Du Fay suponía que había dos tipos de electricidad ® cationes y llamó el tipo producido por el vítreo de cristal (de la Palabra latina que significa `` cristal'') y el tipo obtenido con el ámbar varilla, resinosa. Du Fay generalizada sus hallazgos ® al afirmar que cuerpos con el mismo tipo de catión electricidad ® se repelen entre sí, mientras que los cuerpos con diferente tipo de catión eléctricos ® atraen. En 1747, Benjamin Franklin, el gran estadista, inventor, escritor, y el primer físico norteamericano ®, realizaron experimentos que mostraron que un tipo de catión electricidad ® podría ser neutralizado por el otro tipo. Esto le indicó que los dos tipos de electricidad no eran sólo diferentes, sino que eran contrarios. Él más Figura 12.1. (A) Una varilla de vidrio que se ha frotado atrae a una hoja de oro. (B)

Cuando la hoja de oro se toca con la varilla de vidrio, la varilla y la hoja

repelen entre sí. (C) Una hoja de oro cargada con la varilla de vidrio es atraído

por una varilla de ámbar cargada.

propusieron que todos los objetos poseían una cantidad normal de electricidad

algunos de los cuales fueron transferidos a otro cuerpo por el roce. ¿Cuándo

esta transferencia de la electricidad entró en vigor, el cuerpo RST ® tuvo una de eficiencia en su cantidad normal de la electricidad, y esto podría ser indicado por un signo negativo, mientras que el cuerpo que recibió la electricidad terminó con un exceso, lo que podría ser indicado por un

signo positivo. Puesto que no había diferencia en el comportamiento de los

los dos tipos de ``'' de la electricidad, Franklin no tenía forma de saber

cuál era positivo y cuál era negativo. Él arbitrariamente decidió que el frotamiento de vidrio con un paño de seda transfiere energía eléctrica a la varilla y, por lo tanto, fue positivo, mientras se frotaba ámbar con lana hizo perder la electricidad, y fue negativo

(® gura 12.2). Ahora utilizamos la carga eléctrica plazo y hablamos de

`` Carga eléctrica positiva'' y `` carga eléctrica negativa.''

Franklin tenía un 50% de probabilidades de acertar con la convención de signos. Él perdió. Ahora sabemos que los electrones son los portadores de carga ofelectric cuando las barras se frota y, en convención de signos de Franklin, que tienen carga negativa. En el caso del vidrio

varilla, cuando se frota con seda, los electrones salgan efectivamente la varilla y unirse a las moléculas de seda. Algunas de las moléculas de cristal cerca de la superficie de la varilla se dejan que carecen de un electrón cargado negativamente y se convierten en iones positivos, es decir, el silicio y el oxígeno

átomos que forman las moléculas de cristal tienen un electrón menos que el número correspondiente de protones en sus núcleos y la molécula se deja con una carga neta positiva. La seda, por otra parte, adquiere electrones adicionales en el proceso de frotamiento y se carga negativamente. En un experimento típico, acerca

mil millones de electrones se transfieren en el proceso de frotamiento. Franklin había supuesto que las cargas positivas se transfirieron. A pesar de que todavía utilizan la convención de signos de Franklin, tenemos que ser conscientes de la interpretación correcta.

La ley de Coulomb

¿Cuál es la naturaleza de la fuerza de atracción entre una positiva y una carga eléctrica negativa o la fuerza de repulsión entre dos cargas negativas positivas o dos? El químico Inglés Joseph Priestley, en una brillante idea, siempre la respuesta. Priestley había pedido a su amigo Franklin para investigar un fenómeno que Franklin había encontrado. Acerca de 1775, Franklin notó que las pequeñas bolas de corcho cargadas no se vieron afectados cuando se cuelga de un hilo cerca de la superficie interior de un metal de la lata cargada, aunque Figura 12.3. La fuerza gravitatoria neta que actúa sobre el objeto de masa m dentro de una cáscara es la suma de las fuerzas gravitatorias ejercidas sobre el objeto por todas las partes de la cáscara. Todas estas fuerzas se equilibran y el fuerza neta es cero. que se sintieron atraídos por la lata cuando se coloca cerca de la parte exterior surcara. Priestley correctamente dio cuenta de que una situación similar se produce en la mecánica. Si un objeto de masa m se colocara dentro de un planeta hueco, la fuerza gravitatoria neta que actúa sobre el objeto sería cero (® gura 12.3). Puesto que la fuerza gravitatoria es una ley del cuadrado inverso, es decir, que es proporcional a la inversa de los el cuadrado de la distancia, Priestley propuso que la fuerza entre dos cargas eléctricas también varía como la inversa de la cuadrado de la distancia entre las carga Charles Augustin de Coulomb nació de padres ricos en

Ã1736 en Angouleme, Francia. Estudió matemáticas y ciencias y se convirtió en un ingeniero militar, sirviendo en las Indias Occidentales hasta 1776, cuando regresó a París. Debido a su precaria salud y su deseo de una vida tranquila, se retiró a la ciudad de Blois que, mientras que la Revolución Francesa comenzó, se dedicó a cient ® c experimentación. En 1777, Coulomb inventó una torsión equilibrar para medir la fuerza entre objetos cargados eléctricamente.

(Poco después, Cavendish utilizó una balanza de torsión similar a `` Sopesar la tierra;'', es decir, para determinar el valor de G.) Una pequeña esfera cargada se adjuntó a una varilla aislante horizontal que fue suspendido por un hilo de plata fina (® gura 12.4). Cerrar a esta esfera, se colocó una segunda esfera cargada. Como las esferas fueron atraídos o repelidos a una de la otra (dependiendo si los cargos fueron opuesto o del mismo), el alambre retorcido.

Figura 12.4. Balanza de torsión de Coulomb. La fuerza eléctrica entre la esfera suspendida y la esfera jo pueden determinarse a partir la torsión del alambre. El ángulo de torsión permitido Coulomb para determinar que la fuerza

entre las esferas para diferentes separaciones

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