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Ensayo Tema 24 Campo Eléctrico

Escrito por Fisicaparadummies 26-04-2018 en Ensayo Tema 24. Comentarios (0)

EL CAMPO ELÉCTRICO

El campo eléctrico es la representación de cómo actúan cuerpos y sistemas de naturaleza eléctrica, de ahí mismo surgen otros tipos de campos eléctricos como serían el campo electrostático, el campo electrodinámico, el campo gravitacional,  entre otros.

El campo electrostático es la influencia que una o más cargas ejercen sobre el espacio que las rodea.

El campo electrodinámico es el sistema donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento.

Tanto el campo específico como la fuerza gravitacional son ejemplos de fuerzas de acción a distancia, las cuales resultan extremadamente difíciles de visualizar.

Para superar esta dificultad, los físicos de la antigüedad postularon la existencia de un material invisible, el campo eléctrico.

Un campo gravitacional existe en cualquier espacio donde una masa experimentara una fuerza gravitacional y su intensidad será proporcional a la fuerza experimentada de una masa en cualquier punto.

Por otro lado se dice que existe un campo eléctrico en un espacio en la que la carga eléctrica y la unidad de medida es el Newton por Coulomb.

La cantidad de carga del cuerpo es proporcional a la magnitud del campo eléctrico que lo rodea esto se deduce de la ley de Coulomb.

La dirección del campo se aleja de “Q” si “Q” es positivo o viceversa.

Un sistema para observar los campos eléctricos consiste en representar la intensidad y la dirección de un campo mediante líneas imaginarias llamadas líneas de campo eléctrico. Esto fue descubierto por Michael Faraday (1791-1867).

La dirección del campo eléctrico en una región del espacio varía del lugar por lo cual normalmente las líneas eléctricas son curvas.

Ninguna línea puede originarse o terminar en el espacio aunque en un extremo una línea eléctrica puede extenderse hasta el infinito.

La ley de Gauss se utiliza para calcular la intensidad del campo cerca de las superficies de carga, esta ley declara que el número total de líneas de fuerzas eléctricas que cruzan cualquier superficie cerrada en dirección hacia afuera o normalmente igual a la carga neta total contenido dentro de esa superficie.

Michael Faraday ideó un experimento interesante a fin de demostrar que la carga se halla en la superficie de un conductor hueco. Al realizar la prueba con el electroscopio se demostrará que ninguna carga reside en el interior del conductor y que la carga neta positiva, permanece en la superficie exterior.

Un condensador es un dispositivo electrostático que consta de dos conductores de área “A” separados por una distancia “d”. Si se colocan sobre los conductores cargados iguales y expuestos, habrá un campo eléctrico (E) entre ellos.

El propósito de aplicar la ley de Gauss es hallar una expresión que relacione el campo eléctrico con la densidad de la carga.

Estos fueron algunos de los descubrimientos de físicos famosos, que dejaron huella en el campo de la física, así como son ecuaciones y experimentos.


Ensayo 23 Fuerza Eléctrica

Escrito por Fisicaparadummies 26-04-2018 en Ensayo Tema 23. Comentarios (0)

LA FUERZA ELÉCTRICA


En nuestro alrededor la energía se presenta en diferentes maneras, a su vez,  existen muchos tipos de fuerza, algunas de ellas somos capaces de observarlos  a simple vista y otras requieren un poco más de atención. Tenemos la fuerza calórica, eólica, geotérmica, etc. Dentro de ellas se encuentra la energía eléctrica. Dicha energía será de la que hablaremos a continuación.

Para hablar un poco más a fondo es necesario mencionar la electrostática. La electrostática es la rama de la Física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII. La mejor forma de empezar el estudio de la electrostática es experimentar con objetos que se electrifican por medio del frotamiento.

A partir de lo ya establecido podemos afirmar las dos siguientes situaciones:

  Existe una fuerza de repulsión entre dos sustancias que están electrificadas de la misma manera.

Lo anterior hace referencia a la, ya muy conocida, Primera Ley de la Electrostática; Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas del signo contrario se atraen. El ejemplo más claro de ello son los imanes, un imán siempre estará cargado positivamente y el otro negativamente, si ambos estuvieran cargadas de igual forma, el fenómeno que usualmente manifiestan no llegaría a pasar.

Continuamos este trabajo con la definición de electrón.

¿Qué ocurre en realidad durante el proceso de frotamiento con el cual se produce el fenómeno de electrificación? Benjamín Franklin pensaba que todos los cuerpos contenían una determinada cantidad de fluido eléctrico que servía para mantenerlos en un estado sin carga (neutro). Él postuló que cuando dos sustancias diferentes se frotaban entre sí, una de ellas acumulaba un exceso de fluido y quedaba cargada positivamente, mientras que la otra perdía fluido y quedaba cargada negativamente. Ahora se sabe que la sustancia transferida no es un fluido, sino pequeñas cantidades de electricidad negativa llamadas electrones. La teoría atómica moderna sobre la materia sostiene que todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Cada átomo tiene una parte central cargada positivamente a la que se le llama núcleo, que está rodeado de una nube de electrones cargados negativamente.

El núcleo consta de cierto número de protones, cada uno de ellos con una sola unidad de carga positiva y (excepto para el hidrógeno) uno o más neutrones. Como su nombre lo sugiere, un neutrón es una partícula eléctricamente neutra. Normalmente, un átomo de materia se encuentra en un estado neutro o sin carga debido a que contiene el mismo número de protones en su núcleo que de electrones alrededor de éste.

De lo anterior podemos concluir lo siguiente: Un objeto que tiene un exceso de electrones está cargado negativamente, y un objeto que tiene una deficiencia de electrones está cargado positivamente.

Siguiendo con el tema llegamos a los materiales aislantes y los conductores.

Un trozo de materia está compuesto de muchos átomos dispuestos de una manera peculiar de acuerdo con el material. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres, que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la habilidad de transferir carga de un objeto a otro, y se les llama conductores.

•  Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga de energía. Por lo general la mayoría de los metales son buenos conductores.

•  Un aislante es un material que se resiste al flujo de energía.

•  Un semiconductor es un material con capacidad intermedia para transportar carga.

El electroscopio de hojas de oro es una lámina muy delgada de oro que está unida a una barra conductora, estas se encuentran dentro de una cubierta cilíndrica con ventanas de vidrio para así poder proteger el mecanismo de corrientes de aire u otros factores. La barra está unida en la parte superior por una perilla redonda pero esta se encuentra aislada por ebonita o ámbar para no interferir con su funcionalidad. Al ser suministrada carga a la perilla, la repulsión de carga iguales de la barra y la hoja de oro provoca que la hoja se aparte de la barra.

Cuando un electroscopio se encuentra cargado se puede usar para indicar polaridad así como la presencia de cargas en un espacio.

·  Se le llama redistribución de energía al proceso cuando dos objetos se atraen pero no se pierde ni se gana carga alguna durante el mismo.

·  La carga de inducción se puede realizar sin perdida alguna en el cuerpo cargado, en su lugar queda una carga residual que es opuesta a la carga del cuerpo.

La primera investigación teórica de fuerzas eléctricas entre cuerpos cargados fue por Charles Augustin de Coulomb en 1784, su investigación fue con una balanza de torsión con la cual podría medir la variación de la fuerza con respecto a la separación y cantidad de energía.

v  La separación entre dos objetos cargados es la distancia en línea recta entre sus respectivos centros, esto se representa con “r”.

Coulomb encontró que:

v  Si la distancia entre dos objetos cargados se reduce a la mitad, la fuerza de atracción o de repulsión entre ellos se cuadriplicará.

La constante de proporcionalidad incluye las propiedades del medio que separa los cuerpos, esto se representa con “k”.

La unidad de carga se expresa en Coulombs (C).

Un Coulomb es la carga transferida en un segundo a través de cualquier sección transversal de un conductor, mediante una carga constante de un ampere.

Una unidad más usada para la electrostática es el microcoulomb.

La fuerza sobre una partícula cargada, es una cantidad vectorial, la cual se representa con “F”.

Si las fuerzas se miden en Newtons las unidades de cargas tienen que ser Coulumbs y las de distancia deben ser metros.

Se puede apreciar que en temas de física hay muchos factores que influyen o pueden alterar un resultado, por eso se crearon distintas fórmulas y teorías que ayudan en todos los casos pero como regla siempre será: Cargas iguales se repelen y cargas distintas se atraen.


Campo eléctrico

Escrito por Fisicaparadummies 26-04-2018 en Campo eléctrico. Comentarios (0)


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Bobina de Tesla

Escrito por Fisicaparadummies 26-04-2018 en Bobina de Tesla. Comentarios (0)

https://www.youtube.com/watch?v=6sxyGVc27o0&feature=youtu.be

Construcción de una bobina de Tesla

Problemas Capitulo 25

Escrito por Fisicaparadummies 26-04-2018 en Problemas cap25. Comentarios (0)