Teoria Electromagnetica Resumen

Introducción

El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

CAMPOS ELÉCTRICOS

1.1 PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS:

La electrostática es la parte de la física que estudia este tipo de comportamiento de la materia, se preocupa de la medida de la carga eléctrica o cantidad de electricidad presente en los cuerpos y, en general, de los fenómenos asociados a las cargas eléctricas en reposo.

QUÉ ES LA ELECTRIZACIÓN

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado.

La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática.

Para explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número des cargas positivas y negativas.

Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo

FORMAS DE ELECTRIZACIÓN

Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.

Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con otro cuerpo, como aprecio Tales de Mileto en el siglo sexto antes de Cristo Electrización por frotamiento La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual al número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no hay producción ni destrucción de carga eléctrica. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la base de observaciones sencillas.

Electrización por contacto

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de uncuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defectode electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran

en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere cargaeléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargadopositivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En elcaso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otrocorresponde, en este caso, a una cesión de electrones.

Electrización por inducción

La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas seejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí alas cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado esnegativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. Enambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuandoel agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.

1.2 AISLANTES Y CONDUCTORES

Conductores, aisladores y semiconductores

Cuando un cuerpo neutro es electrizado, sus cargas eléctricas, bajo la acción de las fuerzas correspondientes, se redistribuyen hasta alcanzar una situación de equilibrio. Algunos cuerpos, sin embargo,ponen muchas dificultades a este movimiento de las cargas eléctricas por su interior y sólo permanececargado el lugar en donde se depositó la carga neta. Otros, por el contrario, facilitan tal redistribución demodo que la electricidad afecta finalmente a todo el cuerpo. Los primeros se denominan aisladores y lossegundos conductores.

Esta diferencia de comportamiento de las sustancias respecto del desplazamiento de las cargas en su interiordepende de su naturaleza íntima. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen electrones externosmuy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga una gran movilidad, tal es el

Caso de los metales. En las sustancias aisladoras, sin embargo, los núcleos atómicos retienen con fuerzatodos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.

Entre los buenos conductores y los aisladores existe una gran variedad de situaciones intermedias. Es dedestacar entre ellas la de los materiales semiconductores por su importancia en la fabricación de dispositivoselectrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica. En condiciones ordinarias se comportan como malos conductores, pero desde un punto de vista físico su interés radica en que se pueden alterar sus propiedades conductoras con cierta facilidad, ya sea mediante pequeños cambios en su composición, ya seasometiéndolos a condiciones especiales, como elevada temperatura o intensa iluminación.

CARGA ELÉCTRICA.

Los átomos están constituidos por un núcleo y una corteza (órbitas) En el núcleo se encuentra muy firmemente unidoslos protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Alrededor del núcleo se

Encuentran las órbitas donde se encuentran girando sobre ellas los electrones. Los electrones tienen carga negativa.

Ambas cargas la de los protones (positivos) y la de los electrones (negativa) son iguales, aunque de signo contrario. La carga eléctrica elemental es la del electrón. El electrón es la partícula elemental que lleva la menor carga eléctrica

negativa que se puede aislar. Como la carga de un electrón resulta extremadamente pequeña se toma en el S.I.(Sistema Internacional) para la unidad de Carga eléctrica el Culombio que equivale a 6,24 10 electrones.

Para denominar la carga se utiliza la letra Q y para su unidad la C.

Ejemplo: Q = 5 C

Para el estudio de la electricidad nos basta con este modelo aproximado del átomo, con sus partículas elementales(electrón, protón y neutrón). Los protones son de carga eléctrica positiva y se repelen entre sí. Los electrones son decarga eléctrica negativa y se repelen entre sí. Los neutrones no tienen carga eléctrica.

Entre los electrones y los protones se ejercen fuerzas de atracción. Puesto que los electrones giran a gran velocidadalrededor del núcleo existe también una fuerza centrípeta que tiende a alejar del núcleo a los electrones. Entre dichasfuerzas se establece un equilibrio, de tal manera que los electrones giran en las órbitas y no son atraídos por losprotones del núcleo y tampoco se salen de sus órbitas.

Los protones son de carga eléctrica positiva y se repelen entre sí.

Los electrones son de carga eléctrica

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