UNIVERSIDAD NACIONAL DE

COLOMBIA

FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

EN EL PRINCIPIO DEL UNIVERSO…

SE CREARON TRES TIPOS DE MATERIA:

B

C

A

Poseen Masa

Carga a

Carga b

Sin carga

Interacción entre cargas:

- a a - b b Sin carga

b – S.C a – S.C - a b

Las partículas sin carga no general repulsión ni atracción. Se denominaron cargas NEUTRAS.

Charles Augustin Coulomb

En el siglo XVIII dedujo los diferentes tipos de carga y describió de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas.

LEY DE COULOMB

+ - N

Con la combinación de estos tres tipos de materia se forma la tabla periódica

AHORA: De los elementos de la tabla periódica y todas sus combinaciones se constituye:

Sencillamente… TODO LO QUE CONOCEMOS

Todo lo que nos rodea implica una gran cantidad de fenómenos.

¿Cómo los estudiamos?

Disponemos de diferentes herramientas y/o disciplinas:

Teoría de la relatividad:

Mecánica clásica:

Describe fenómenos que se caractericen por tener altas velocidades (velocidad de la luz)

Describe los fenómenos que posean velocidades “pequeñas” (velocidad del sonido)

Mecánica cuántica:

Mecánica de fluidos: estudia el movimiento de los fluidos

Termodinámica: Estudia sistemas termodinámicos reales bajo la óptica de la física del calor.

E.T.C …

Fenómenos que impliquen distancias pequeñas (del orden de Armstrong)

Estructura Fenómeno - Ley

Admirar

el fenómeno

Hay una Ley que lo explica

¿Cuál es el nombre de esta ley?

Que dice la ley. (como explica el fenómeno)

¿Qué aplicaciones tiene?

ARQUIMEDEZ; por ejemplo:

1. OBSERVO EL FENOMENO. (Al sumergirse en la bañera

desplazaba el agua)

2 . DEDUJO QUE UNA LEY DEBIA DESCRIR ESTE FENOMENO:

4. LA ENUNCIO: "Un cuerpo total o

parcialmente sumergido experimenta un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo".

3. LA ESTUDIO: (desarrollo y luego se le asigno su nombre)

5. LA DIVULGO

y se hallaron grandes aplicaciones

“Para nuestro actual interés tenemos cinco leyes importantes”

LAS LEYES DEL ELECTROMAGNETISMO

MAXWELL

COULOMB AMPER FARADAY GAUSS

LORENTZ

METROLOGIASISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro m

Tiempo Segundo s

Masa Kilogramo kg

Intensidad de corriente eléctrica.

Amperio A

Temperatura Kelvin K

Cantidad de sustancia Mol mol

Intensidad luminosa Candela cd

UNIDADES DERIVADAS DEL (SI) DE INTERES EN EL ELECTROMAGNETISMO

NOMBRE Y SIMBOLO

MAGNITUD FORMULA NOMBRE Y SIMBOLO

MAGNITUD FORMULA

Hertz (Hz) Frecuencia 1/s Faradio (F) Capacidad eléctrica

A.s/V

Newton (N) Fuerza Kg.m/s2 Tesla (T) Intensidad de campo magnético

Kg/ C.s

Vatio (W) Potencia J.s V.A Weber (Wb)

Flujo magnético

V.s

Culombio (C)

Carga eléctrica

F.V A.s Siemens (S)

Conductan-cia eléctrica

1/(Ω).

Voltio (V) Potencial eléctrico

J/C Ohmio(Ω). Resistencia eléctrica

V/A

UNIDAD DE CARGA ELECTRICA Coulomb: ¿Cuál es su masa? ¿Cuantos

electrones lo constituyen?

1. La carga de q+ y q- es (1,6*10^-19) C; la masa de un electrón es: 9,1*10^-31 kg; entonces: (1,6*10^19)/(9,1*10^31)= 5,7*10^-12 kg. (una millonésima parte de un miligramo)

2. El peso de un Coulomb sobre el peso de un electrón, es igual a el numero de electrones que lo constituyen: (5,7*10^-12 kg)/(9,1*10^-31)= 0,6*10^18 kg (aproximadamente el cuadrado del numero de habitantes en el planeta)

Lo más importante en la experimentación

es la confiabilidad y trazabilidad de las medidas

…Ten en cuenta un importante consejo de unos de los mas grandes científicos de todos los tiempos…

Esto solo se obtiene con la adecuada calibración de los

instrumentos de medidas.

Ves cerebro, por eso nunca

pudiste conquistar el

mundo

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VER ANIMACION

Si no se calibran con sus respectivos patrones... “bah, serán puras patrañas”

CONCEPTOS, LEYES Y APLICACIONES

ELECTRICIDAD Y

MAGNETISMO

• Resumen grafico de las leyes del electromagnetismo.

q I

BEFARADAY

+Potencial

GAUSS

CO

ULO

MB A

MP

ERFlujos, (calculo por simetrías)

LEY DE COULOMB: ”la intensidad de las fuerzas de

atracción o repulsión entre dos cargas puntuales son proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa”

E= K · q1 · q2 * U r²

q: cargas puntuales.r: distancia que separa las cargas.u: vector dirección.

En palabras mas simples, una carga eléctrica puntual, o una distribución de cargas genera un campo eléctrico, proporcional a la carga que lo origina e inverso al cuadrado de la distancia.

La dirección depende del tipo de carga y/o la configuración de ellas.

Una carga eléctrica puntual, genera un campo eléctrico radial.

EXPERIMENTO DE MILLIKAM

Clic en los cuadros para reproducir videos

VIDEO # 1

VIDEO # 2

CAMPO ELECTRICOo Ente físico inmaterial que se puede

detectar y medir. Es generado por cargas eléctricas estaticas. (vecindario):

Por definición se consideran las cargas positivas FUENTE de campo eléctrico y a las cargas negativas SUMIDERO de campo eléctrico.

AHORA…. Un conjunto de cargas eléctricas sometidas a una diferencia de potencial, se mueven espontáneamente hacia configuraciones de menor energía, generando una corriente eléctrica.

A su vez una corriente eléctrica genera un campo magnético.

LEY DE AMPER

μ0:  permeabilidad del vacíodl: vector tangente a la trayectoria. IT: corriente neta que atraviesa la superficie.

Esta ley nos permite calcular campos magnéticos a partir de corrientes eléctricas. Fue descubierta por André - Marie Ampère en 1826 y se enuncia:

CAMPO MAGNETICOo Ente físico inmaterial que se puede detectar

y medir. Es generado por cargas eléctricas en movimiento. (vecindario a la corriente eléctrica).

Corriente eléctrica Campo magnético

Los campos eléctricos y magnéticos se representan por vectores.

• El campo eléctrico es radial, su dirección depende de la carga (fuente o sumidero).

• El campo magnético es perpendicular al plano de la corriente eléctrica (I). La dirección se define con la ley de la mano derecha.

Por convención, los portadores de carga eléctrica son siempre positivos.

“la dirección de la (I) es opuesta a la dirección en que se mueven los electrones”.

LEY DE LA MANO DERECHA.

1. El dedo pulgar de la mano derecha debe apuntar hacia la dirección de la corriente eléctrica (I)

2. Los cuatro dedos restantes indican la dirección del campo magnético.