martes, 24 de febrero de 2015

Tema 1. La Electrcicidad

La Electricidad y Magnetismo

La electricidad es una serie de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la interacción de las mismas.  Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos.  Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las partículas con carga.  En lo que respecta a los efectos eléctricos, estas partículas pueden ser neutras, positivas o negativas.  La electricidad explica la interacción entre  las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas negativas y positivas se atraen entre sí. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.

El magnetismo de los materiales es el resultado del movimiento de los electrones dentro de sus átomos. En un material imantado se encuentran regiones magnéticas conocidas como dominios. Los átomos en un material magnético están orientados en una sola dirección, mientras que en los materiales no magnetizados se encuentran orientados al azar. Si observamos un imán con un potente microscopio veremos que está formado por pequeñísimas regiones, que son como pequeños imanes con su polo norte y su polo sur. En un metal que no es imán, esas regiones están desalineadas, por lo que se anulan los efectos magnéticos que pudieran







Cargas electricas.

Una de las interacciones fundamentales descritas por la Física es la electricidad. La carga eléctrica, al igual que la masa, es una propiedad característica de la materia y es la causa de los fenómenos asociados a la electricidad.
Cargas

Las cargas en los conductores pueden moverse con cierta libertad. La corriente eléctrica constituye un movimiento continuado de las cargas libres. La cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo es la intensidad de corriente.
La característica esencial de los conductores, sean éstos sólidos, líquidos o gaseosos, consiste en que disponen de partículas cargadas que pueden moverse con bastante libertad bajo la acción de campos eléctricos. 


Campos electricos.

Las cargas eléctricas generan en torno a ellas, un campo eléctrico de carácter vectorial que disminuye  con la distancia. Este campo produce una fuerza eléctrica sobre una carga que se ubique en algún punto de él.


Campo eléctrico

El campo eléctrico existe cuando existe una carga y representa el vínculo entre ésta y otra carga al momento de determinar la interacción entre ambas y las fuerzas ejercidas. Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de líneas de campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial y saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.

La unidad con la que se mide es:

Newton / Coulomb

La letra con la que se representa el campo eléctrico es la E.

Al existir una carga sabemos que hay un campo eléctrico entrante o saliente de la misma, pero éste es comprobable únicamente al incluir una segunda carga (denominada carga de prueba) y medir la existencia de una fuerza sobre esta segunda carga.

Algunas características

- En el interior de un conductor el campo eléctrico es 0.
- En un conductor con cargas eléctricas, las mismas se encuentran en la superficie.



Electromagnetismo.

El electromagnetismo es la rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales que son conocidas como ecuaciones de Maxwell.  Los conceptos relacionados a la teoría incluyen la corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética.

El electromagnetismo es una teoría de campos.  Las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento.  Se utiliza los campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica o Física Moderna.