Carga Eléctrica y Campos Eléctricos.

Carga Eléctrica y Campos Eléctricos.

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Las leyes de la electricidad y el magnetismo desempeñan un papel muy importante en el funcionamiento de dispositivos como televisiones, telefonos, cervomotores etc. La antigua China, afirma que desde el año 2000 a.C el magnetismo ya habia sido observado. Los antiguos griegos observaron fenomenos electricos y magneticos desde el año desde el año 700 a.C cuando observaban la magnetita, un iman de origen natural.  Mas tarde, a principios del siglo XIX un grupo de cientificos llegaron a la conclusion de que la electricidad y el magnetismo son fenomenos asociados. En 1819 Hans Oersted noto que la aguja de su brujula se movia anormalmente cuando se acercaba a un circuito electrico. 54 años despues James Clerk Maxwell aprovecho esta y otras observaciones para sustentar las leyes del electromagnetismo que se conocen hoy en dia.[pic 3]

Carga electrica

Demostrar la existencia de cargas electricas es algo relativamente sencillo, basta con frotar un globo sobre la cabeza de tu amigo y despues acercarlo a unos pequeños pedazos de papel y veras que se adhieren facilmente. Cuando un objeto es capas de comportarse de esta forma, se le dice que esta cargado electricamente. En 1746 el cientifico Benjamin Franklin, experimiento con 2 varillas: una de hule y la otra de vidrio, primero, froto la varilla de vidrio en un paño  de seda, despues, dejo suspendida la barra de hule por medio de un cordon y las acerco, y obervo que se pegaban, despues froto otra barra de hule y realizo el mismo procedimiento solo que ahora acerco la barra de hule, y vio que se repelen. Asi concluyo  que el hule y el vidrio tienen distintos tipos de carga a las que llamo positivas(+) y negativas(-). Cuando Franklin froto el vidrio con el paño no se creo ningun tipo de carga, mas bien su carga fue consecuencia de una transferencia de carga de un objeto hacia otro, para dejarlo mas en claro esta esta ilustracion.

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Lo que sucede en la figura 1, esque a acercar una varilla con carga negativa a una esfera neutra, los electrones migan hacia el lado opuesto, y si el sistema esta conectado a tierra, los electrones se escaparan por alli. Cabe mencionar, que la unica particula que tiene la habilidad de moverse dentro del objeto es el electron, esto depende de el arreglo molecular de el objeto en cuestion.

Ley de Coulomb

El cientifico frances Charles Coulumb llevo acabo un estudio acerca de la fuerza ejercida por una carga sobre otra. El frances, utilizo una balanza de torsion que el mismo invento, esta balanza consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas. Así, construyo su fórmula, que determinaba la fuerza de dos cargas. Donde K es la constante de Faraday que es 8.987x10^9, q1 y q2 son cargas y r es la distancia que las separa.[pic 6][pic 7]

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Campo Magnetico

Cuando una carga puntual (q) se mueve se mueve con cierta velocidad, se produce un campo magnético (B) donde la u es la constante de proporcionalidad llamada permeabilidad del espacio libre, donde la u es la constante de proporcionalidad llamada permeabilidad del espacio libre, esta equivale a

 4πX10^-7. Debe de saberse que el campo, varia en razon inversa al cuadrado de la distancia de la carga al punto considerado y es proporcional al seno del angulo.

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Fuerza magnetica en un alambre portador de corriente

Cuando por un alambre situado en el interior de un campo magnético circula una corriente, existe una fuerza que se ejerce sobre el conductor que es simplemente la suma de las fuerzas magnéticas sobre las partículas cargadas cuyo movimiento produce la corriente. La figura 1.3 muestra un segmento de alambre corto de área de sección recta A y la longitud L por el cual circula la corriente I. Si el alambre esta en el interior de un campo magnético b, la fuerza magnética sobre la carga es [pic 12], siendo V la velocidad de desplazamiento de los portadores de carga, que es la misma que su velocidad media.[pic 13][pic 14]

Líneas de campo electrico y líneas de campo magnetico

El campo electrico puede representarse dibujando líneas que indiquen su direccion, en cualquier punto de estas mismas el vector E es tangente a las líneas de campo eléctrico o tambien llamadas, líneas de fuerza. El espaciado de las líneas esta relacionado con la intensidad del campo eléctrico, a medida que se aleja de la carga, el campo eléctrico se debilita y las líneas se separan, cuanto mas próximas se encuentran las líneas, mas intenso es el campo eléctrico. Cuando se está en un punto próximo a uno de las cargas, el campo es debido prácticamente solo a esta carga, pues la otra esta tan alejada que podemos depreciar su contribución al campo. En consecuencia, las líneas de campo próximas a una cualquiera de las cargas son radiales e igualmente espaciadas. Existen infinitas líneas de campo que salen de las 2 cargas, dos de las cuales son líneas especiales que se denominan líneas de campo solitarias. Estas 2 lineas deberían terminar en el punto medio de separación entre las 2 cargas, donde al anularse el campo, las líneas de campo desaparecen. [pic 15][pic 16]

Fuerza de Lorentz

Una carga eléctrica en movimiento dentro de un campo magnético sufre una fuerza. Experimentalmente se comprueba que esta fuerza magnética ejercida por el campo es proporcional al valor de la carga y a su velocidad, y que la dirección de la fuerza es perpendicular a la velocidad de la carga. F es la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica en movimiento que se introduce en el campo, q es el valor de dicha carga, v es su velocidad y B es el vector inducción magnética, también  denominado campo magnético. Si una carga eléctrica q se mueve en una región del espacio en la que coexisten un campo eléctrico de intensidad E y un campo magnético B, actuarán sobre la carga una fuerza eléctrica qE y una fuerza q(vxB) debida al campo magnético; la fuerza total sobre la carga será la suma de ambas y se llama fuerza de Lorentz:[pic 17]

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