Ensayo de electromagnetismo

Unidad I
‘Electromagnetismo’

Contenido:

1.1 Fuerzas eléctricas

1.2 Campos eléctricos y campos magnéticos

1.3 Características de los campos vectoriales

1.4 Las leyes del electromagnetismo

1.5 ¿Qué son los campos?

1.6 Electromagnetismo en la ciencia y la tecnología

1.1 

Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, y el signo de esa fuerza depende de los signos de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.

La fuerza eléctrica, como una fuerza de la gravedad, disminuye inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. Esta relación se llama la ley de Coulomb. Podemos escribir la fuerza F sobre una carga que se mueve con una velocidad v como:

F = q (E v X B)                         (1,1)

Llamamos E el campo eléctrico y el campo magnético B en la ubicación de la carga. Lo importante es que las fuerzas eléctricas de todas las otras cargas en el universo pueden resumirse dando sólo estos dos vectores, sus valores dependerán de donde proviene la carga y pueden cambiar con el tiempo.

Así que si se les da E y B, podemos encontrar las propuestas de resolución. Ahora tenemos que saber cómo se producen de la B de E y. Uno de los principios simplificadores más importantes sobre el modo de producción de los campos es el siguiente:

Supongamos que un número de cargas en movimiento de alguna manera produciría un campo de E1, y otra serie de cargos producirían E2. Si ambos conjuntos de cargas están en su lugar, al mismo tiempo (manteniendo las mismas posiciones y movimientos que tenían cuando se consideran por separado), entonces el campo producido es la suma:

E = E1 + E2

Este hecho se conoce como el principio de superposición de los campos. Sostiene también para los campos magnéticos.

1.2

        Los vectores eléctricos y magnéticos E y B se define en términos de las fuerzas que se sienten por una carga. Ahora al hablar de los campos eléctricos y magnéticos en un punto incluso cuando no hay carga presente. Estamos diciendo que dado que hay fuerzas que se encuentran actuando en la carga, todavía hay algo que existe cuando se retira la carga. Si una carga situada en el punto (x, y, z) en el momento t se observa la fuerza F dada por la ecuación (1.1) que asocian los vectores E y B con el punto en el espacio (x, y, z). Podemos pensar en E (x, y, z, t) y B (x, y, z, t) como las fuerzas que se experimentarían en el tiempo t por una carga situada en (x, y, z), con la condición de que la colocación de la carga no molestarían las posiciones o movimientos de todas las otras cargas que actúan sobre los campos. Siguiendo esta idea, que asociamos con todos los puntos (x, y, z) en el espacio de dos vectores E y B que puede estar cambiando con el tiempo. Los campos eléctricos y magnéticos están vistos como funciones vectoriales de x, y, z, t.

1.3

        Hay dos propiedades matemáticamente importantes de un campo vectorial que utilizaremos en nuestra descripción de las leyes de la electricidad desde el punto de vista de un campo.

Por ejemplo, para un campo de velocidades podríamos preguntarnos si la velocidad es siempre fuera de la superficie o más en general, ya sea más fluido que va hacia fuera (por unidad de tiempo) que el que entra. Lo llamamos el importe neto de fluido saliendo por la superficie por unidad de tiempo en el "flujo de la velocidad" a través de la superficie. El flujo a través de un elemento de una superficie es igual a la componente de la velocidad perpendicular a los tiempos de la superficie del área de la superficie. Para una superficie cerrada arbitraria, la red exterior de flujo o flujo hacia el exterior es el componente normal promedio de la velocidad, el tiempo de la de la superficie:

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