La influencia negativa de los campos eléctricos

PROBLEMA

1. Medir y diagnosticar la influencia negativa de los campos eléctricos generados por los aparatos eléctricos presentes en la vida laboral y cotidiana de las personas.

RTA: El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica dad por la siguiente ecuación:

-la fuente de los campos magnéticos es la tensión eléctrica.

-su intensidad se mide en voltios por metro (V/m).

-puede existir un campo eléctrico incluso cuando el aparato eléctrico no esa en marcha.

-la intensidad del campo disminuye conforme aumenta la distancia desde la fuente.

-la mayoría de los materiales de construcción protegen en cierta medida de los campos eléctricos.

2. Medir y diagnosticar la influencia negativa de los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos presentes en la vida laboral y cotidiana de las personas.

RTA. La radiación ionizante puede causar cáncer cuando se rompen las moléculas de DNA. A frecuencias extremadamente bajas, la radiación electromagnética es no ionizante, lo que significa que no puede separar electrones de los atomos o alterar la estructura molecular. Sin embargo, la radiación electromagnética de baja frecuencia es una forma de energía y esta fuerza energética puede hacer que las moléculas vibren.

PREGUNTAS GENERADORAS

1. ¿Cómo se mide el campo eléctrico generado por un computador, un televisor y una fotocopiadora?

RTA. Las pantallas de computadora y televisores se basan en principios de funcionamiento similares. Ambos producen campos eléctricos estáticos y campos eléctricos y magnéticos alternos a diversas frecuencias. Sin embargo, las pantallas de cristal líquido que se utilizan en algunas computadoras portátiles y de escritorio no generan campos eléctricos y magnéticos significativos. Las computadoras modernas tienen pantallas conductoras que reducen el campo estático de la pantalla hasta un nivel similar al normal de fondo de los hogares o los lugares de trabajo.

2. ¿Cómo se mide el campo magnético generado por una corriente eléctrica o por un imán?.

RTA. Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos son más intensos en los puntos cercanos a su origen y su intensidad disminuye rápidamente conforme aumenta la distancia desde la fuente. Los materiales comunes, como las paredes de los edificios, no bloquean los campos magnéticos. Al contrario que los campos eléctricos, los campos magnéticos sólo aparecen cuando fluye la corriente eléctrica. Cuanto mayor sea la intensidad de la corriente, mayor será la intensidad del campo magnético.

CONOCIMIENTOS:

- La fuerza eléctrica y el campo eléctrico: fuerza electromagnética. Carga eléctrica y ley de Coulomb, dispersión de partículas alfa, líneas de campo eléctrico, flujo eléctrico y ley de Gauss, aplicaciones.

RTA.

• FUERZA ELECTROMAGNETICA: Cuando un conductor eléctrico por el que pasa una corriente eléctrica está sometido a un campo magnético, se observa sobre él una fuerza que es perpendicular a la corriente que circula y al propio campo magnético.

• CARGA ELECTRICA: partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.

• LEY DE COULOMB: magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

• DISPERCION DE PARTICULAS ALFA: Son partículas muy pesadas, casi 8000 veces más que los electrones y 4 veces más que los protones.

Tienen carga positiva (+2) debido a la ausencia de los electrones y son desviadas por campos eléctricos y magnéticos.

• FLUJO ELECTRICO: es una cantidad escalar que expresa una medida del campo eléctrico que atraviesa una determinada superficie,2 o expresado de otra forma, es la medida del número de líneas de campo eléctrico que penetran una superficie. Su cálculo para superficies cerradas se realiza aplicando la ley de Gauss. Por definición el flujo eléctrico parte de las cargas positivas y termina en las negativas, y en ausencia de las últimas termina en el infinito.

• LEY DE GAUSS: relaciona el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga eléctrica encerrada por esta superficie. De esta misma forma, también relaciona la divergencia del campo eléctrico con la densidad de carga.

- Potencial eléctrico: Energía y potencial eléctrico, cálculo de campo eléctrico, Superficies equipotenciales, dipolos eléctricos, ecuación de la Place, condensadores y capacidad, energía de condensadores, dieléctricos, aplicaciones.

• ENERGIA Y POTENCIAL ELECTRICO: Energía y potencial eléctrico, cálculo de campo eléctrico, Superficies equipotenciales, dipolos eléctricos, ecuación de la Place, condensadores y capacidad, energía de condensadores, dieléctricos, aplicaciones.

* Energia: es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

• CALCULO DE CAMPO ELECTRICO: El campo eléctrico es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se lo describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor "q" sufrirá los efectos de una fuerza mecánica "F" que vendrá dada por la siguiente ecuación:

\vec F = q \vec E.

• SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES: : es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

• DIPOLOS ELECTRICOS: es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.

Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad de éste.

• ECUACION DE LA PLACE: : es una ecuación en derivadas parciales de segundo orden de tipo elíptico, que recibe ese nombre en honor al físico y matemático Pierre-Simon Laplace.

Introducida por las necesidades de la mecánica newtoniana, la ecuación de Laplace aparece en muchas otras ramas de la física teórica como la astronomía, la electrostática, la mecánica de fluidos o la mecánica cuántica.

• CONDENSADORES Y CAPACIDAD: es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidas a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

Capacidad La capacidad de un condensador se define como la razón entre su carga y la diferencia de potencial.

- Corrientes eléctricas: fuerza electromotriz y fuente, flujo de carga eléctrica y corriente eléctrica, ley de OHM, gas de electrones, bases microscópicas de la resistencia eléctrica, ley de Joule, circuitos de corriente continua, aplicaciones.

• FUERZA ELECTROMOTRIZ: se utiliza para referirse a la capacidad que tienen algunos aparatos para movilizar la carga eléctrica. Por ejemplo, las pilas, los acumuladores o baterías de automóvil, el generador o alternador de un automóvil o de una represa hidroeléctrica o de una planta termoeléctrica, las baterías solares de una nave espacial, los transformadores, son todos dispositivos o aparatos diseñados para poner la carga eléctrica en movimiento y se les llama fuentes de fuerza electromotriz.

• FLUJO DE CARGA ELECTRICA Y CORRIENTE ELECTRICA: La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material.

Algunos materiales como los "conductores" tienen

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