electricidad y magnetismo

Vista previa del material en texto

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
MATERIA TEORICO PRACTICA
QUIM. AGUSTINA ROMERO HOYOS
CONTENIDO GENERAL
 I ELECTROSTÁTICA
 II ELECTRODINÁMICA
III MAGNETISMO
IV ELECTROMAGNETISMO
UNIDAD I 
ELECTRICIDAD EN REPOSO
I.1 INTRODUCCIÓN
I.2 LEY DE COULOMB
I.3 CAMPO ELECTRICO E INTENSIDAD
I.4 POTENCIAL ELÉCTRICO
I.5 DIFERENCIA DE POTENCIAL
I.6 EJERCICIOS MATEMÁTICOS
ELECTRICIDAD
 ESTUDIO DE LA CARGA ELÉCTRICA
ELECTROSTÁTICA
 ESTUDIO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN REPOSO.
ELECTRODINÁMICA
 ESTUDIO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN MOVIMIENTO.
ELECTROMAGNETISMO
 SE ESTUDIA LA RELACION ENTRE LA CARGA ELÉCTRICA Y LOS CAMPOS MAGNÉTICOS.
CARGA ELECTRICA
SE CONSIDERA COMO LA PRESENCIA DE ELECTRONES
NEGATIVA: EXCESO DE ELECTRONES
POSITIVA: DÉFICIT DE ELECTRONES
ELECTROSCOPIO
DISPOSITIVO DE LABORATORIO EMPLEADO PARA:
VER SI UN CUERPO TIENE CARGA ELÉCTRICA
QUE TIPO DE CARGA ES
CONDUCTOR
 ES UN MATERIAL QUE ESTA CONSTITUIDO POR ÁTOMOS CON ELECTRONES LIBRES EN SU PERIFERIA.
AISLANTE
 MATERIAL QUE ESTA CONSTITUIDO POR ÁTOMOS QUE NO TIENEN ELECTRONES LIBRES.
¿LA CARGA SE CREA?
 LA CARGA NO PUEDE CREARSE NI DESTRUIRSE SOLAMENTE SE PUEDE INDUCIR DE UN CUERPO A OTRO
FORMAS DE ELECTRIFICAR UN CUERPO
FRICCIÓN: DOS CUERPOS EN CONTACTO CON MOVIMIENTO DE UNO SOBRE OTRO.
CONTACTO: UN CUERPO CON CARGA TRANSMITE SU CARGA A OTRO AL TOCARLO.
INDUCCIÓN: UN CUERPO CON CARGA LA TRANSMITE A OTRO SIN TOCARLO.
JAULA DE FARADAY
 UN MATERIAL SE ELECTRIFICA SOLAMENTE EN SU PARTE EXTERIOR
LEY DE COULOMB
 “LA FUERZA GENERADA ENTRE DOS CARGAS ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL PRODUCTO DE LAS CARGAS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA QUE LAS SEPARA”.
CAMPO ELÉCTRICO
 ES EL ESPACIO QUE RODEA A UNA CARGA ELÉCTRICA.
POTENCIAL ELÉCTRICO
 ES LA ENERGÍA QUE TIENE UNA CARGA PARA PODER PASAR DE UN PUNTO A OTRO.
DIFERENCIA DE POTENCIAL
 ES LA ENERGÍA GASTADA POR UNA CARGA CUANDO PASA DE UN PUNTO A OTRO.
UNIDAD II
ELECTRICIDAD EN MOVIMIENTO
II.1 INTRODUCCIÓN
II.2 CORRIENTE ELECTRICA E INTENSIDAD
II.3 RESISTENCIA
II.4 LEY DE OHM
II.5 RESISTENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO
II.6 CONEXIÓN MIXTA DE RESISTENCIAS
II.7 LEYES DE KIRCHOFF
II.8 CAPACITORES
II.9 CAPACITORES EN SERIE Y EN PARALELO
II.10 POTENCIA ELÉCTRICA
II.11 EFECTO JOULE
II.12 EJERCICIOS MATEMÁTICOS
CORRIENTE ELÉCTRICA
ES EL FLUJO DE ELECTRONES A TRAVES DE UN MATERIAL CONDUCTOR
RESISTENCIA
ES LA OPOSICIÓN AL FLUJO DE ELECTRONES A TRAVES DE UN MATERIAL.
LEY DE OHM
 “LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL APLICADA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR”.
CIRCUITO
 ES UN CONJUNTO DE ELEMENTOS ELÉCTRICOS A TRAVES DE LOS CUALES FLUYE LA CORRIENTE ELÉCTRICA.
CIRCUITO SERIE
LOS ELEMENTOS SE CONECTAN TOCANDOSE ENTRE SI EN UN SOLO PUNTO, Y SUS CARACTERÍSTICAS SON:
LA CORRIENTE ES LA MISMA EN TODOS LOS ELEMENTOS.
LA DIFERENCIA DE POTENCIAL TOTAL ES IGUAL A LA SUMA DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EN CADA ELEMENTO.
CIRCUITO PARALELO
LOS ELEMENTOS QUE LO FORMAN SE ENCUENTRAN UNIDOS ENTRE SI POR DOS PUNTOS Y SUS CARACTERISTICAS SON:
LA CORRIENTE TOTAL ES LA SUMA DE LA CORRIENTE EN CADA ELEMENTO.
LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ES LA MISMA EN TODO EL CIRCUITO.
CIRCUITO MIXTO
ES UNA COMBINACION DE ELEMENTOS CONECTADOS EN SERIE Y EN PARALELO POR DONDE CIRCULA LA CORRIENTE ELECTRICA.
PRIMERA LEY DE KIRCHOFF
“LA CORRIENTE TOTAL QUE LLEGA A UN NODO DEBE SER LA MISMA QUE SALE DE EL”
NODO: Es un punto en un circuito donde coinciden tres o más elementos eléctricos.
SEGUNDA LEY DE KIRCHOFF
“EL VOLTAJE TOTAL QUE ENTRA A UN CIRCUITO ELECTRICO ES IGUAL A LA SUMA DE LAS CAIDAS DE TENSION EN TODO EL CIRCUITO”
POTENCIA
ES LA RAPIDEZ CON LA QUE UN DISPOSITIVO ELECTRICO REALIZA TRABAJO O CONSUME ENERGIA.
EFECTO JOULE
UN DISPOSITIVO ELECTRICO NO CONVIERTE TODA SU ENERGIA EN TRABAJO UTIL, PARTE DE ELLA LA TRANSFORMA EN CALOR
CAPACIDAD O CAPACITANCIA
ES LA RELACION ENTRE LA CARGA Y EL VOLTAJE.
SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL FARADIO Y EL PICOFARADIO
pF = 1 x 10 -12 F
CAPACITORES
SON DISPOSITIVOS QUE EN UN CIRCUITO ALMACENAN ENERGÍA
CONSISTEN EN DOS PLACAS METÁLICAS CON CARGA SEPARADAS CIERTA DISTANCIA
CIRCUITOS CON CAPACITORES
EN UN CIRCUITO EN SERIE DE CAPACITORES LA CARGA ES LA MISMA PARA TODOS.
EN UN CIRCUITO EN PARALELO DE CAPACITORES EL VOLTAJE ES EL MISMO PARA TODOS.
UNIDAD III
MAGNETISMO
III.1 INTRODUCCIÓN
III.2 IMANES Y POLOS MAGNETICOS
III.3 TIPOS DE IMANES
III.4 CAMPO MAGNÉTICO
III.5 TEORIA DEL MAGNETISMO
III.6 DENSIDAD DE FLUJO
III.7 EJERCICIOS MATEMÁTICOS
MAGNETISMO
ES LA PROPIEDAD QUE TIENEN LOS CUERPOS LLAMADOS IMANES DE ATRAER AL HIERRO, NIQUEL Y COBALTO.
MAGNETISMO
SU IMPORTANCIA ES MUY GRANDE YA QUE SE UTILIZA EN TIMBRES, ALARMAS, CONMUTADORES, MOTORES, SEPARADORES DE CUERPOS METALICOS, ETC.
POLOS MAGNETICOS
 EXPERIMENTALMENTE SE MUESTRA LA EXISTENCIA DE DOS POLOS: NORTE Y SUR. 
QUE LOS POLOS IGUALES SE REPELEN Y LOS OPUESTOS SE ATRAEN.
 NO EXISTEN LOS POLOS AISLADOS, CUALQUIER IMAN TIENE SIEMPRE SUS DOS POLOS.
IMANES
 PUEDEN SER NATURALES Y ARTIFICIALES.
 LOS IMANES NATURALES EXISTEN EN LA NATURALEZA COMO MAGNETITA.
 LOS ARTIFICIALES: PUEDEN FABRICARSE MEDIANTE DIFERENTES PROCESOS EMPLEANDO NÍQUEL Y ALUMINIO O DE HIERRO CON CROMO, COBALTO TUNGSTENO O MOLIBDENO.
IMANES
 PUEDEN FABRICARSE AL SOMETERSE A LA ACCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE EN EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE ELÉCTRICA. SI LA IMANTACIÓN DESAPARECE AL INTERRUMPIR LA CORRIENTE ES UN IMAN TEMPORAL PERO SI PERMANECE AUNQUE DESAPAREZCA LA CORRIENTE ENTONCES SE TRATA DE UN IMAN PERMANENTE. 
CAMPO MAGNÉTICO
 MICHAEL FARADAY OBSERVÓ LAS LINEAS DE FUERZA MAGNÉTICA ALREDEDOR DE UN IMÁN. CON LINEAS QUE SALEN DEL POLO NORTE Y ENTRAN AL SUR.
TEORIAS DEL MAGNETISMO
 TEORIA DE WEBER: “LOS MATERIALES MAGNETICOS ESTAN FORMADOS POR IMANES ELEMENTALES MUY PEQUEÑOS ORIENTADOS AL AZAR, PERO CUANDO SE MAGNETIZA EL MATERIAL LOS IMANES ELEMENTALES GIRAN HASTA ALINEARSE DE FORMA PARALELA AL CAMPO QUE LOS MAGNETIZA”.
IMANES
 UN IMAN PUEDE PERDER SU IMANTACION POR:
 GOLPES O VIBRACIONES CONSTANTES.
 POR CALENTAMIENTO
 POR INFLUENCIA DE SU PROPIO CAMPO MAGNÉTICO
TIPOS DE MATERIALES
 ANTE LOS CAMPOS MAGNETICOS LOS MATERIALES SE COMPORTAN DE MANERA DISTINTA:
 FERROMAGNETICOS: SE MAGNETIZAN EN GRAN INTENSIDAD, COMO EL Fe, Ni y Co.
 PARAMANETICO: SE MAGNETIZA AUNQUE NO EN FORMA MUY INTENSA. COMO: Al, Li, Pt, Sn, U
DIAMAGNETICO: NO SE MAGNETIZA. COMO AGUA, VIDRIO, Cu, Pb, S, Na, Bi. P, Sb.
UNIDAD IV
ELECTROMAGNETISMO
IV.1 INTRODUCCIÓN
IV.2 CAMPO ELÉCTRICO PRODUCIDO POR UNA CORRIENTE
IV.3 CAMPO ELÉCTRICO PRODUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTO
IV.4 CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE
IV.5 FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR RECTO POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE
IV.6 INDUCCION ELECTROMAGNÉTICA
IV.7 LEY DE LENZ
IV.8 LEY DE FARADAY
IV. EJERCICOS MATEMÁTICOS
APORTACIONES
 ALESSANDRO VOLTA: Pila eléctrica
 CHRISTIAN OERSTED: Descubre el Electromagnetismo.
ANDRE MARIE AMPERE: Conductores enrollados en forma de bobina.
APORTACIONES
 JOSEPH HENRY: El electroimán.
 THEOPHILE GRAMME: Dínamo.
 NIKOLA TESLA: Motor de inducción.
 JAMES CLERK MAXWELL: Teoría electromagnética.
CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTO
 EL CAMPO MAGNÉTICO SE FORMA DE MANERA PERPENDICULAR, ALREDEDOR DEL CONDUCTOR ELÉCTRICO. SU INDUCCIÓN MAGNÉTICA SE CALCULA:
B = mI /2pd
INDUCCION MAGNETICA EN UN CONDUCTOR ENROLLADO
 LOS CONDUCTORES PUEDEN ENROLLARSE DE FORMA CIRCULAR O HELICOIDAL. PARA EL PRIMER CASO SE EMPLEA:
B = mNI/2r
INDUCCION MAGNETICA EN SOLENOIDES
UN SOLENOIDE SE FORMA CUANDO EL CONDUCTOR SE ENROLLA DE FORMA HELICOIDAL. Y LA INDUCCION SE CALCULA:
B = m NI/L
LA INDUCCION SE MIDE EN TESLA
FUERZA DE AMPERE
LOS CAMPOS MAGNÉTICOS ACTÚAN SOBRE LAS PARTÍCULAS CARGADAS, DESVIÁNDOLAS DE SU TRAYECTORIA. LA PARTÍCULA PUEDE PENETRAR DE FORMA PERPENDICULAR, PARALELAO A DETERMINADO ÁNGULO.
FUERZA DE AMPERE CUANDO LA PARTÍCULA ENTRA DE FORMA PERPENDICULAR
F = qvB
Y LA RESPUESTA SE EXPRESA EN NEWTON
FUERZA DE AMPERE CUANDO LA PARTICULA PENETRA CON UN ÁNGULO
F = qvB Senq
 LA RESPUESTA QUEDA EN NEWTON
FUERZA DE AMPERE CUANDO SE INTRODUCE UN CONDUCTOR AL CAMPO
F = BIL
LA RESPUESTA SE EXPRESA EN NEWTON
FUERZA DE AMPERE CUANDO SE INTRODUCE EL CONDUCTOR AL CAMPO CON UN ANGULO
F = BIL Senq
LA RESPUESTA SE EXPRESA EN NEWTON
INDUCCION ELECTROMAGNÉTICA
MICHAEL FARADAY DESCUBRE QUE AL MOVER UN IMÁN DENTRO DE UNA BOBINA SE PRODUCE LO QUE SE CONOCE COMO CORRIENTE INDUCIDA.
INDUCCION ELECTROMAGNÈTICA
 LAS CORRIENTES INDUCIDAS SE PRODUCEN CUANDO SE MUEVE UN CONDUCTOR EN SENTIDO TRANSVERSAL A LAS LINEAS DE FLUJO DE UN CAMPO MAGNÉTICO.
INDUCCION ELECTROMAGNÈTICA
 ES UN FENÓMENO QUE DA ORIGEN A LA PRODUCCIÓN DE:
FUERZA ELECTROMOTRIZ
CORRIENTE ELECTRICA INDUCIDA, COMO RESULTADO DE LA VARIACIÓN DEL FLUJO MAGNÉTICO DEBIDO AL MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE UN CONDUCTOR Y UN CAMPO MAGNÉTICO. 
LEY DE LENZ
“SIEMPRE QUE SE INDUCE UNA fem, LA CORRIENTE INDUCIDA TIENE UN SENTIDO TAL QUE TIENDE A OPONERSE A LA CAUSA QUE LO PRODUCE”.
LEY DE FARADAY
 “LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE INDUCIDA EN UN CIRCUITO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA RAPIDEZ CON QUE CAMBIA EL FLUJO MAGNÉTICO”.
LEY DE FARADAY
(FUERZA ELECTROMOTRIZ)
 fem = BLv
CALCULO DE LA FUERZA ELECTROMOTRÍZ PARA UN CONDUCTOR RECTO QUE SE DESPLAZA DENTRO DE UN CAMPO MAGNÉTICO.