Unidad 4 Electromagnetismo
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Los fenómenos electrostáticos han acompañado a la
humanidad y han sido ampliamente conocidos, en particular
el de atracción, a lo largo de toda la historia, pero sólo
recientemente han sido objeto de un estudio sistemático,
que condujo a la introducción de una nueva magnitud
fundamental, la carga eléctrica. Aunque un poco más
reciente que el de la electricidad, el estudio del
magnetismo encontró aplicaciones prácticas con la brújula
desde la Edad Media. Finalmente, la descripción
complementaria y unificada de los fenómenos eléctrico y
magnético dio lugar a la teoría de los campos
electromagnéticos.
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El fenómeno de atracción electrostática fue conocido
durante mucho tiempo, pero solo hasta el siglo XVIII fue
descubierto el fenómeno de repulsión electrostática que
habría de servir para estructurar una teoría más completa
de la electricidad.
El comportamiento de los cuerpos cargados eléctricamente
se explica asumiendo que las cargas del mismo signo se
repelen y las de signo contrario se atraen.
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El rayo
A mediados del siglo XVIII se construyeron artefactos
capaces de generar por fricción una gran cantidad de
electricidad estática.
Gracias a un experimento tan célebre como arriesgado,
Benjamin Franklin demostró que los rayos son una
manifestación de la electricidad. Algunos que quisieron
repetir la experiencia sin tomar la precaución de situarse en
un lugar seco y sostener la cometa desde un extremo del
cordel que no estuviera mojado, no vivieron para contar la
experiencia.
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La pila de Volta
Los estudios sobre aspectos de la electricidad como el
comportamiento de las corrientes eléctricas se veían muy
limitados debido a que solo era posible realizar descargas y
producir corrientes de muy corta duración, pero gracias al
descubrimiento de Luigi Galvani y Alessandro Volta, fue
posible disponer de fuentes de corriente continua.
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Ley de Coulomb
Charles Coulomb estableció la ley para la interacción
electrostática entre dos cuerpos con cargas q y q’, que están
separados una distancia r. La fuerza está dada por la
expresión:
F = kqq’/r²
Las cargas están dadas en coulombs (C) y k es una constante
de proporcionalidad que tiene el valor de 9 x 10^9 Nm²/C².
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El campo eléctrico
El concepto de campo eléctrico es útil para describir la
interacción entre una carga de prueba y una distribución de
cargas en el espacio. Si la fuerza sobre la carga de prueba
es F, se define el campo eléctrico E en el punto donde se
encuentra la carga de prueba como:
E = F/q’
Puesto que la fuerza que ejerce la distribución de cargas
sobre q’ está dada por la ley de Coulomb el campo es:
E = kq/r²
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Conductores y dieléctricos
El hecho de que la carga de un cuerpo se pueda transmitir y
desplazar a través de algunos materiales permite establecer
una distinción entre materiales conductores, como los
metales y algunos líquidos en solución; y materiales no
conductores, o dieléctricos, como los plásticos y la madera.
Se define la corriente eléctrica, como la cantidad de carga
desplazada por unidad de tiempo:
I = Δq/Δt
Y su unidad es el amperio: 1A = 1C/1s
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El potencial eléctrico y la resistencia
La tensión eléctrica, voltaje o diferencia de potencial, es
una medida de la energía por unidad de carga que se disipa
cuando circula una corriente eléctrica a través de un
conductor.
La intensidad de la corriente es directamente proporcional
a la diferencia de potencial, pero también depende de una
característica denominada resistencia, que limita la
cantidad de carga por unidad de tiempo que puede circular
en el conductor. La resistencia de un conductor depende
tanto de características propias del material como de
factores geométricos.
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