TAREA No. 1.

Comprensión de conceptos fundamentales

Karen Lizzette Velásquez MéndezCód: 174640G4N34Karen

Campo magnético de la Tierra.

1. Imagínese la longitud de 1 Amstrong.

Tomar un metro (m) y dividirlo en 1000 partes iguales. Se obtienen entonces fracciones de 10-3m, que se denominan milímetros (mm).

Tomar 1mm y dividirlo en 1000 partes iguales. Se obtienen ahora fracciones de 10-6m, que se denominan micrómetros (µm).

Tomar 1 µm y dividirlo en 10.000 partes iguales. Se obtienen entonces fracciones de 10-10m. Cada fracción tiene una longitud de un Amstrong (A°).

¡Un A° es el diámetro de un átomo de hidrógeno!

2. Imagínese la fuerza de 1N, 10 N, 1000 N, 10.000 N, 10.000.000 N.Al levantar un objeto de 100 gramos con las manos se experimenta una fuerza debida a la gravedad (el peso). La fuerza que hay que ejercer para mantener esta masa a una altura constante con respeto al suelo equivale a 1N.Tomar un objeto de 1Kg de masa. La fuerza que hay que ejercer para mantener esta masa a una distancia fija del suelo es equivalente a 10N. (Esto es, tomando el valor de la gravedad como 10 m/s2).

Así, por ejemplo, cuando un pesista olímpico levanta 100 Kg está ejerciendo una fuerza de aproximadamente 1000 N.

Cuando una grúa levanta un objeto de una tonelada (1000,0 Kg) y lo mantiene a una altura constante del suelo, está ejerciendo una fuerza de 10000 N.

Sobre un objeto de 1.000.000 Kg la Tierra ejerce una fuerza de 10.000.000 N (tomando G=10 m/s2)

Otros ejemplos:

La fuerza de atracción gravitacional que el Sol ejerce sobre la Tierra es de 35 x 1022 N, es decir, 35000 trillones de Newton.

La fuerza de atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre la Luna es de 2,0 x 1020 N, es decir, 200 trillones de Newton.

3. ¿Cuál es la distancia del Sol a la Tierra, de la Tierra a la Luna y el diámetro de la Tierra?

SISTEMA DISTANCIA

Sol – Tierra 150.000.000 Km, es decir, 150 millones de Km. Esto es equivalente a 1 ua (unidad

astronómica).

Tierra – Luna 384.400,0 Km.

Diámetro de la Tierra: 12800 KmRadio de la Tierra: 6400 Km

4. Escriba las ecuaciones de Maxwell y la Ley de Lorentz.

ECUACIONES DE MAXWELL

Primera ecuación: LA LEY DE GAUSS

Esta ley establece que el flujo de campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a 1/Є0 veces la carga neta encerrada dentro de la misma. La ley de Gauss implica que el campo eléctrico debido a una carga puntual varía en razón inversa al cuadrado de la distancia de la carga. Esta ley describe como salen las líneas de campo eléctrico de una carga positiva y convergen sobre una carga negativa. Su base experimental la constituye la ley de Coulomb.1

James Clerk Maxwell

Segunda ecuación: LEY DE GAUSS PARA EL MAGNETISMO

Esta ecuación establece que el flujo del vector de campo magnético es cero a través de cualquier superficie cerrada. Esta ecuación describe la observación experimental de que las líneas de campo magnético no divergen de ningún punto del espacio ni convergen sobre ningún otro punto; es decir, esto implica que no existen polos magnéticos aislados.

Karl Friedrich Gauss

Tercera ecuación: LA LEY DE FARADAY

Esta ecuación afirma que la integral del campo eléctrico a lo largo de cualquier curva cerrada C (la circulación), que es la fem, es igual a la variación por unidad de tiempo (con signo negativo) del flujo magnético que atraviesa la superficie S limitada por la curva C. (Esta superficie no es cerrada, de manera que el flujo magnético a través de S no tiene que ser necesariamente cero). La ley de Faraday describe como las líneas de campo eléctrico rodean cualquier superficie a través de la cual existe un flujo magnético variable y relaciona el vector de campo eléctrico con la variación respecto al tiempo del vector de campo magnético.

Michael Faraday

Cuarta ecuación: LA LEY DE AMPÈRE

donde

La cuarta ecuación, es la ley de Ampère con la modificación de Maxwell de la corriente de desplazamiento, establece que la integral de línea o circulación del campo magnético a lo largo de cualquier curva cerrada C es igual a multiplicado por la corriente que atraviesa la superficie S limitada por la citada curva mas el producto de por la variación respecto al tiempo de flujo eléctrico que atraviesa la superficie S. Esta ley describe como las líneas de campo magnético rodean una superficie a través de la cual o bien está pasando una corriente, o bien existe un flujo eléctrico variable.

André-Marie Ampère

LEY DE LORENTZ

Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

donde es la velocidad de la carga, es el vector intensidad de campo eléctrico y es el vector inducción magnética.

Fuerza sobre una partícula cargada

Trayectoria bajo la fuerza de Lorentz de una partícula cargada en un campo magnético constante, según el signo de la carga eléctrica.

La expresión anterior está relacionada con la fuerza de Laplace o fuerza sobre un hilo conductor por el que circula corriente:

donde es la longitud del conductor, es la intensidad de corriente y la inducción magnética. A pesar de ser una consecuencia directa de ella, esta última expresión históricamente se encontró antes que la anterior, debido a que las corrientes eléctricas se manejaban antes de que estuviese claro si la carga eléctrica era un fluido continuo o estaba constituida por pequeñas cargas discretas.

Fuerza sobre una corriente Hendrik Antoon Lorentz

BIBLIOGRAFÍA

1. Tipler P., Mosca G. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen II. Sexta edición. Editorial Reverté. 2010. Pp 1033-1034.

2. Sears, F.W., Ford, A. L., Freedman R. A. Física universitaria con física moderna. Editorial Pearson Educación. 2005. Pp 1082.

3. http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz consultado el 11/11/2012.