LEY DE OHM

Introducción

La electricidad junto con el magnetismo sin duda alguna fue el mayor descubrimiento que causo un gran impulso para el desarrollo de la sociedad que cambio la forma de vida de forma positiva, pero desde mi punto de vista también trajo consigo miles de problemas que en nuestra actualidad estamos sufriendo tales como la globalización, el calentamiento global entre muchos otros esto como consecuencia de los beneficios de los que gozamos la televisión, radio, computadoras, autos y todo tipo de aparato electrónicos y servicios inalámbricos.

El electromagnetismo desde la historia hasta nuestra actualidad lo podríamos definir como la base de todos los avances de los cuales ahora disfrutamos. Para poder definir el electromagnetismo abordaremos diferentes puntos como son: la electricidad que en sus inicios junto al magnetismo se les consideraba dos fenómenos completamente distintos.

En este ensayo podremos ver todo lo que influyo en el electromagnetismo, desde sus antecedentes así como varias técnicas y leyes para llevarlo a cabo y entenderlo de una manera fácil y llevarla a cabo en nuestro ambiente laboral.

Antecedentes

El electromagnetismo estudia la interacción entre la electricidad y el magnetismo esta relación nadie se la imaginaba en aquella época hasta que Hans Christian Oersted que publicó en 1813 en un ensayo la existencia en la relación del magnetismo y la electricidad y que en 1820 en una de sus clases descubrió que una aguja magnética se desviaba cuando era colocada en las proximidades de un conductor que lleva una corriente eléctrica, confirmando así en forma experimental, sus predicciones sobre la relación entre la electricidad y el magnetismo uno de los que más contribuyó con las teorías del electromagnetismo fue James Clerk Maxwell ya que contribuyó con la teoría del electromagnetismo la cual dice que la luz se propagaba en ondas a través del espacio y así como existían ondas luminosas era posible suponer la existencia de ondas electromagnéticas viajando por el espacio.

Desde tiempos remotos se tenía una vaga idea del electromagnetismo tal es el caso de:

Antes de los griegos (3400 – 600 AD) Los pueblos de Egipto, Asiria y Persia fueron los más destacados de éste período. Las pirámides egipcias son un ejemplo de estas extraordinarias estructuras antiguas. Adicionalmente a las pirámides son de destacar los templos construidos con columnas, muros y vigas en piedra y barro cocido.

Griegos y Romanos (600 AC – 476 DC) Los templos griegos como el Partenón y algunas construcciones romanas como puentes, acueductos, coliseos y templos, son ejemplos notorios de este período.

Carga eléctrica conductores y dieléctricos

La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro.

Todos los cuerpos presentan esta característica, que es propia de las partículas que lo forman, pero algunos la trasmiten mejor que otros.

Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente eléctrica, son clasificados en conductores y aisladores.

Conductores son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad.

Entre éstos tenemos a los metales como el cobre, en general, los metales son conductores de la electricidad.

Aisladores o malos conductores: son los que no permiten el paso de la corriente eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.

Para saber si algún elemento no identificado, metal u otro que no se sepa su procedencia, es conductor o no, o si tiene electricidad o no, jamás debe hacerse al tacto de las manos. Para ello hay instrumentos especiales.

Conductores: los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus átomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad.

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb puede expresarse como:

“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.”

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. Depende de si sus cargas son negativas o positivas. Dichas mediciones permitieron determinar que: La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas: y

En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

Campo Eléctrico

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor “q” sufre los efectos de una fuerza eléctrica “F” dada por la siguiente ecuación:

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.

La presencia de carga eléctrica en una región del espacio modifica las características de dicho espacio dando lugar a un campo eléctrico. Así pues, podemos considerar un campo eléctrico como una región del espacio cuyas propiedades han sido modificadas por la presencia de una carga eléctrica, de tal modo que al introducir en dicho campo eléctrico una nueva carga eléctrica, ésta experimentará una fuerza.

El campo eléctrico se representa matemáticamente mediante el vector campo eléctrico, definido como el cociente entre la fuerza eléctrica que experimenta una carga testigo y el valor de esa carga testigo (una carga testigo positiva).

Líneas de Fuerza

Una línea de fuerza o línea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo, es la curva cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia física.

Puede ser representado geométricamente con líneas tales que en cada punto el campo vectorial sea tangente a dichas líneas, a estas líneas se las conoce como "líneas de campo". Matemáticamente las líneas de campo son las curvas integrales del campo vectorial. Las líneas de campo se utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden ser tantas como sea necesario visualizar.

Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es decir encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige perpendicularmente a la carga. Al unir los puntos en los que el campo eléctrico es de igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies equipotenciales, son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico. En el caso estático al ser el campo eléctrico un campo irrotacional las líneas de campo nunca serán cerradas (cosa que sí puede suceder en el caso dinámico, donde el rotacional del campo eléctrico es igual a la variación temporal del campo magnético cambiada de signo, por tanto una línea de campo eléctrico cerrado requiere un campo magnético variable, cosa imposible en el caso estático).

En el caso dinámico pueden definirse igualmente las líneas sólo que el patrón de líneas variará de un instante a otro del tiempo, es decir, las líneas de campo al igual que las cargas serán móviles.

Carga puntual en un campo eléctrico

Una carga puntual es una carga eléctrica hipotética, de magnitud finita, contenida en un punto geométrico carente de toda dimensión, en otras palabras una carga puntual consiste

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