Magnetismo

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA

NACIONAL

FACULTAD REGIONAL VILLA MARÍA

CÁTEDRA: FISICA II

PARCIAL N° 1

Carrera: Ing. Química

Integrante:

➢ Fernández Luisina

Año 2020

Introducción

Ahora veremos la rama de la física que se ocupa de los fenómenos eléctricos y magnéticos. Las leyes de la electricidad y del magnetismo desempeñan un papel muy importante en el funcionamiento de dispositivos como reproductores de MP3, televisiones, motores eléctricos, computadoras, aceleradores de alta energía y otros aparatos electrónicos. Incluso, en su forma más básica, las fuerzas interatómicas e intermoleculares responsables de la formación de sólidos y líquidos son, en su origen, eléctricas.

Evidencia encontrada en documentos de la antigua China sugiere que desde el año 2000 a.C., el magnetismo ya había sido observado. Los antiguos griegos observaron fenómenos eléctricos y magnéticos desde el año 700 a.C. Conocían las fuerzas magnéticas al observar la magnetita.

A principios del siglo XIX los científicos llegaron a la conclusión de que la electricidad y el magnetismo son fenómenos relacionados. Esta teoría se debe a las observaciones y experimentos realizados por Michael Faraday y Joseph Henry, a partir de los cuales el científico James Clerk Maxwell logró concretar las leyes del electromagnetismo.

En la actualidad, esta contribución es sumamente importante ya que permite explicar los fenómenos electromagnéticos en todas sus formas.

Los temas a abordar son: ley de Coulomb y campo eléctrico.

Charles Coulomb midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre objetos con carga; para hacerlo usó la balanza de torsión, que él mismo inventó, para poder determinar las magnitudes de las fuerzas eléctricas existentes entre dos o más partículas inmóviles con carga.

Cuando dos partículas cargadas eléctricamente interactúan en el espacio vacío, ¿cómo sabe cada una que la otra está ahí? Podemos comenzar a responder esta pregunta, y a la vez reformular la ley de Coulomb de una manera muy útil, usando el concepto de campo eléctrico.

Ley de coulomb

Coulomb descubrió que en el caso de cargas puntuales, esto es, cuerpos cargados muy pequeños en comparación con la distancia r que los separa, la fuerza eléctrica es proporcional a. Es decir, cuando se duplica la distancia r, la fuerza disminuye a un cuarto de su valor inicial; cuando la distancia disminuye a la mitad, la fuerza se incrementa a cuatro veces su valor inicial.[pic 2]

La fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales también depende de la cantidad de carga en cada cuerpo, la que se denotará con q o Q. Coulomb dividió una carga en dos partes iguales poniendo en contacto una pequeña esfera conductora con carga, con una esfera idéntica pero sin carga; por simetría, la carga se compartía por igual entre las dos esferas. De esa manera, él podía obtener un medio, un cuarto, etcétera, de cualquier carga inicial. Descubrió que las fuerzas que dos cargas puntuales q1 y q2 ejercían una sobre la otra eran proporcionales a cada carga.

De esta manera, Coulomb estableció la que ahora se conoce como ley de Coulomb: La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

En términos matemáticos: [pic 3]

• Donde la constante de Coulomb es una constante de proporcionalidad cuyo valor numérico es   y también ,   es una constante equivalente a 8,8542.[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]
• El  valor absoluto es porque las cargas y  pueden ser positivas o negativas, en tanto que la magnitud de la fuerza F siempre es positiva.[pic 11][pic 9][pic 10]
• Las dos fuerzas obedecen la tercera ley de Newton; siempre tienen la misma magnitud y dirección opuesta, aun cuando las cargas no tengan igual magnitud

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Las interacciones eléctricas dependen de las cargas eléctricas y pueden ser de atracción o de repulsión.

Los experimentos demuestran que cuando dos cargas ejercen fuerzas de manera simultánea sobre una tercera carga, la fuerza total que actúa sobre esa carga es la suma vectorial de las fuerzas que las dos cargas ejercerían individualmente. Esta es una propiedad importante, conocida como principio de superposición de fuerzas, y se cumple para cualquier número de cargas. Con base en este principio, la ley de Coulomb se aplica a cualquier número de cargas.

Entonces, cuando hay más de dos cargas presentes, la fuerza que se ejerce entre cualquier par de cargas está dada por la ecuación [pic 13]

Campo eléctrico:

El concepto de campo fue desarrollado por Michael Faraday (1791-1867) en relación con las fuerzas eléctricas. En este planteamiento, existe un campo eléctrico en la región del espacio que rodea a un objeto con carga: la carga fuente. Cuando otro objeto con carga (la carga de prueba) entra en este campo eléctrico, una fuerza eléctrica actúa sobre él.

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