Electromagnetismo

2015

Electromagnetismo 1. Gabino López García 2. Daniel Victoria Zarate 3. Iván Victoria Zarate

Mal. 27 [Escriba el nombre de la compañía] 16/06/2015

Electromagnetismo 2015

Tabla de contenido Electromagnetismo ............................................................................................................................. 2 Electromagnetismo en la naturaleza .................................................................................................. 3 Ondas electromagnĂŠticas ............................................................................................................... 4 Expresiones matemĂĄticas.................................................................................................................... 6 Glosario ............................................................................................................................................. 12 Tabla de ilustraciones........................................................................................................................ 12

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Electromagnetismo 2015 Electromagnetismo Si bien es un tema por demás interesante, el libro enriquece el interés por la ciencia de la electricidad, presentando de forma sencilla conceptos básicos para el estudio del electromagnetismo.

El electromagnetismo en esta obra es tratado de forma sencilla y particularmente atractiva, de manera que cualquier persona ajena al tema sea capaz de entenderle y se sienta atraída hacia este.

Todo esto logrado gracias a que no utiliza un marco matemático de referencia. Es importante que se dé un enfoque histórico como base en cualquier principio científico, el libro presenta de forma conjunta estos dos aspectos: la ciencia y la historia, esto ayuda a poder comprender el fenómeno desde el principio, es decir desde la primera indagación referente a lo que hoy es ciencia y/o tecnología. Una particularidad importante del libro es cuenta con material visual de apoyo, el cual en la descripción de un experimento es de mucha ayuda para poder entender y tener una idea mucho más clara de cómo funcionaba y estaba constituido el dispositivo inventado. Por otro lado la obra cuenta con varios errores de redacción, lo cual propicia a que en ciertos puntos la lectura se complique, además en las descripciones de algunos dispositivos se aglomera mucha información, esto

Átomo de electricidad 2

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I transeferencia de electromagnetismo 1

Electromagnetismo 2015 aunado a términos muy técnicos dificulta el “cómo funciona” del aparato.

En este libro se desarrolla un caso muy importante de la relación entre ciencia y tecnología: el electromagnetismo. Hace mención a la dependencia entre el conocimiento científico y las aplicaciones tecnológicas. Es una buena obra que reseña la curiosidad científica que ha tenido el hombre por las propiedades de la electricidad por un lado y del magnetismo por otro. De forma general, se puede concluir que el libro cumple con la función de enseñar un poco de lo que es el electromagnetismo. Es una obra que como complemento de un curso de electricidad y magnetismo ayuda a poder entender conceptos teóricos referentes al campo eléctrico, campo magnético, inducción electromagnética entre otros. Finalmente, la obra es demasiado interesante y muy útil para todo a quien le interese adentrarse un poco en lo que es la “magia de la electricidad”

Ciclo tecnológico : 3

Electromagnetismo en la naturaleza La naturaleza de las ondas electromagnéticas consiste en la propiedad que tiene el campo eléctrico y magnético de generarse mutuamente cuando cambian en el tiempo.

Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda electromagnética depende de su frecuencia (o longitud): entre mayor su frecuencia mayor es la energía: W = h f, donde W es la energía, h es una constante (la constante de Plank) y f es la frecuencia.

El plano de oscilación del campo eléctrico (rayas rojas en el diagrama superior) define la dirección de polarización de la onda. Se dice que una fuente de luz produce luz polarizada cuando la radiación emitida viene con el campo eléctrico alineado preferencialmente en una dirección.

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Electromagnetismo 2015 Ejemplos de ondas electromagnéticas son: • Las señales de radio y televisión • Ondas de radio provenientes de la Galaxia • Microondas generadas en los hornos microondas • Radiación Infrarroja proveniente de cuerpos a temperatura ambiente • La luz • La radiación Ultravioleta proveniente del Sol, de la cual la crema anti solar nos protege la piel • Los Rayos X usados para tomar radiografías del cuerpo humano • La radiación Gama producida por núcleos radioactivos

Comentario [Dan1]: Aquí unos de los ejemplos más comunes del electromagnetismo

Ondas electromagnéticas La única distinción entre las ondas de los ejemplos citados anteriormente es que tienen frecuencias distintas (y por lo tanto la energía que transportan es diferente) Película sobre el campo eléctrico de ondas generadas en una antena El electromagnetismo, estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos que se unen en una sola teoría aportada por Faraday, que se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos eléctricos y magnéticos conocidas como las ecuaciones de Maxwell. Gracias a la invención de la pila de limón, se pudieron efectuar los estudios de los efectos magnéticos que se originan por el paso de corriente eléctrica a través de un conductor.

El Electromagnetismo, de esta manera es la parte de la Física que estudia los campos electromagnéticos y los campos eléctricos , sus interacciones con la materia y, en general, la electricidad y el magnetismo las partículas subatómicas que generan flujo de carga eléctrica.

El electromagnetismo, por ende se comprende que estudia conjuntamente los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los magnéticos a sus efectos sobre diversas sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

Desarrollo histórico de la teoría electromagnética

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Comentario [Kapi2]: La separación del texto sucede porque hay un vínculo que no lo deja hacer bien el texto

Electromagnetismo 2015 Históricamente, el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes.

Sin embargo, los descubrimientos de Oersted y luego de Ampere, al observar que la aguja de una brújula tomaban una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Así mismo los estudios de Faraday en el mismo campo, sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno.

La idea anterior fue propuesta y materializada por el físico escocés James Clerk Maxwell ( 1831 - 1879 ), quien luego de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos concluyó que son producto de una misma interacción, denominada interacción electromagnética, lo que le llevó a formular, alrededor del año 1850 , las ecuaciones antes citadas, que llevan su nombre, en las que se describe el comportamiento del campo electromagnético. Estas ecuaciones dicen esencialmente que: Un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que entran a dicho volumen.

• Un imán en movimiento, o, dicho de otra forma, un campo magnético variable, genera una corriente eléctrica llamada corriente inducida.

• Cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.

Enlaces externos Electromagnetismo: De la Ciencia a la Tecnología Obtenido de " http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo " 2. Definición del campo magnético El campo eléctrico E en un punto del espacio se ha definido como la fuerza por unidad de carga que actúa sobre una carga de prueba colocada en ese punto. Similarmente, el campo gravitacional g en un punto dado del espacio es la fuerza de gravedad por unidad de masa que actúa sobre una masa de prueba.

Ahora se definirá el vector de campo magnético B (algunas veces llamado inducción magnética o densidad de flujo magnético) en un punto dado del espacio en términos de la magnitud de la fuerza que sería ejercida sobre un objeto de velocidad v. Por el momento, supongamos que no están presentes el campo eléctrico ni el gravitacional en la región de la carga.

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Electromagnetismo 2015 Expresiones matemáticas Los experimentos realizados sobre el movimiento de diversas partículas cargadas que se desplazan en un campo magnético han proporcionado los siguientes resultados: 1. La fuerza magnética es proporcional a la carga q y a la velocidad v de la partícula.

2. La magnitud y la dirección de la fuerza magnética dependen de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético.

3. Cuando una partícula se mueve en dirección paralela al vector campo magnético, la fuerza magnética F sobre la carga es cero.

4. Cuando la velocidad hace un ángulo con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en una dirección perpendicular tanto a v como a B; es decir, F es perpendicular al plano formado por v y B. (Fig. 5.1a) 5. La fuerza magnética sobre una carga positiva tiene sentido opuesto a la fuerza que actúa sobre una carga negativa que se mueva en la misma dirección. (Fig. 5.1b) 6. Si el vector velocidad hace un ángulo

con el campo magnético, la magnitud

de la fuerza magnética es proporcional al son

.

Estas observaciones se pueden resumir escribiendo la fuerza magnética en la forma: F=qvXB

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Comentario [Kapi3]: Las expresiones matemáticas nos ayuda a resolver los problemas que se nos presentan en trabajo que hacemos con electromagnetismo

Electromagnetismo 2015 Donde la dirección de la fuerza magnética está en la dirección de v X B, la cual por definición del producto vectorial, es perpendicular tanto a v como a B. Comentario [Kapi4]: Como lo podemos ver en astas ilustraciones, aquí es donde aplicamos la matemáticas para nuestro resultado y se mezcla con la ciencia

Positivo y negativo 4 Fig. 5.1. Dirección de la fuerza magnética sobre una partícula cargada que se mueve con velocidad v en presencia de un campo magnético. a). Cuando v forma un ángulo con B, la fuerza magnética es perpendicular a ambos, v y B. b). En presencia de un campo magnético, las partículas cargadas en movimiento se desvían como se indica por medio de las líneas punteadas.

La fuerza magnética es siempre perpendicular al desplazamiento. Es decir, F * dos = (F * v) de = 0 Ya que la fuerza magnética es un vector perpendicular a v. De esta propiedad y del teorema de trabajo y energía, se concluye que la energía cinética de la partícula cargada no puede ser alterada sólo por el campo magnético. En otras palabras “Cuando una carga se mueve con una velocidad v, el campo magnético aplicado sólo puede alterar la dirección del vector velocidad, pero no puede cambiar la rapidez de la partícula ".

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Electromagnetismo 2015 Ejemplo 5.1. Un protón que se mueve en un campo magnético.

Un protón se mueve con una rapidez de 8X10 elevado a 6 m/s a lo largo del eje x. Entra a una región donde existe un campo de 2.5 T de magnitud, dirigido de tal forma que hace un ángulo de 60° con el eje de las x y está en el plano y (Fig. 5.2.). Calcúlese la fuerza magnética y la aceleración inicial del protón

Comentario [Ghoul5]: Aquí podemos demostrar que los ejemplos nos ayudan a entender más acerca del tema y las expresiones que utilizamos

Solución.

De la ecuación F = (1.6X10 ¯ 19C) F = 2.77X10 ¯¹² N

F (8X10a

= la

tv 6

son m/s)

se (2.5T)

obtiene (son 60°)

Como ex está en la dirección z positiva y ya que la carga es positiva, la fuerza F está en la dirección z positiva. Dado que la masa del protón es 1.67X10 ¯² 7kg, su aceleración inicial es

Fig. 5.2. La fuerza magnética F sobre un protón está en la dirección positiva del eje z cuando v y B se encuentra en el plano y.

4. Fuerza magnética entre conductores Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que dos conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se verá, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampere y del coulomb. Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados una distancia a y que llevan corriente I1 e I2 en la misma dirección, como se muestra en la figura 5.5. Se puede determinar fácilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre.

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Comentario [Ghoul6]: Estas son unas ecuaciones simples pero que dan un resultado significativo dentro del tema

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Direccionamiento 6 Dos alambres paralelos que llevan cada uno una corriente estable ejercen una fuerza uno sobre el otro. El campo B2 en el alambre 1 debido al alambre 2 produce una fuerza sobre el alambre 1 dada por F1= I1l B2. La fuerza es atractiva si las corrientes son paralelas como se muestra y repulsiva si las corrientes son anti paralelas.

El alambre 2, el cual lleva una corriente I2, genera un campo magnético B, en la posición del alambre 1. La dirección de B2 es perpendicular al alambre, como se muestra en la figura. De acuerdo con la ecuación F = I l X B, la fuerza magnética sobre una longitud l del alambre 1 es F1 = I1 l XB2. Puesto que l es perpendicular a B2, la magnitud de F1 está dada por F1 = I1 l XB2. Como el campo debido al alambre 2 está dado por la ecuación

Esto se puede reescribir en términos de la fuerza por unidad de longitud como

La dirección de F1 es hacia abajo, hacia el alambre 2, ya que l XB2 es hacia abajo. Si se considera el campo sobre el alambre 2 debido al alambre 1, la fuerza F2 sobre el alambre 2 se encuentra que es igual y opuesta a F1. Esto es lo que se esperaba ya que la tercera ley de Newton de la acciónreacción debe cumplirse. Cuando las corrientes están en direcciones opuestas, las fuerzas son inversas y los alambres Inclunaciones 5

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Electromagnetismo 2015 se repelen uno al otro. Por ello, se determina que: “Conductores paralelos que lleven corrientes en la misma dirección se atraen uno al otro, mientras que conductores paralelos que lleven corrientes en direcciones opuestas se repelen uno al otro ".

La fuerza entre dos alambres paralelos que lleven corriente se utiliza para definir el ampere como sigue: “Si dos largos alambres paralelos separados una distancia de 1 m llevan la misma corriente y la fuerza por unidad de longitud en cada alambre es de 2 X 10 ¯ 7 N/m, entonces la corriente que llevan se define como 1 A ".

El valor numérico de 2 X 10 ¯ 7 N/m se obtiene de la ecuación anterior, con I1=I2=1A y a=1m. Por lo tanto, se puede emplear una medición mecánica para normalizar el ampere.

Por ejemplo, en la Nacional Burea of Sanders (Oficina Nacional de Normas) se utiliza un instrumento llamado balanza de corriente para normalizar otros instrumentos más convencionales, como el amperímetro.

La unidad de carga en él SI, el coulomb, puede ahora ser definido en términos de ampere como sigue: “Si un conductor transporta una corriente estable de 1 A, entonces la cantidad de carga que fluye a través de una sección trasversal del conductor en 1s es 1 C ".

Fuerza sobre un alambre por el cual circula una corriente.

Cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor que a su vez se encuentra en un campo magnético, cada carga q que fluye por el conductor experimenta una fuerza magnética. Estas fuerzas se transmiten al conductor como un todo, y hacen que cada unidad de longitud del mismo experimente una fuerza. Si una cantidad total de carga Q pasa por la longitud l del alambre con una velocidad media promedio , perpendicular a un campo magnético B, la fuerza neta sobre dicho segmento de alambre es

La velocidad media para cada carga que pasa por la longitud l en el tiempo t es l/t. Por ende, la fuerza neta sobre toda la longitud es

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Electromagnetismo 2015 Si sé rea regla y simplifica, se obtiene

Donde: I representa la corriente en el alambre.

Del mismo modo que la magnitud de la fuerza sobre una carga en movimiento varía con la dirección de la velocidad, la fuerza sobre un conductor por el cual circula una corriente depende del ángulo que la corriente hace con la densidad de flujo.

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Glosario E

M

electricidad, 2 Electromagnetismo, 3

marco matemático, 2

R

F

Rayos X, 4

frecuencia, 3

G Galaxia, 4 Comentario [Mugetsu7]: Aqui podemos observar un error de tabla

Comentario [Ghoul8]: Es una buena tabla para identificar las imágenes pero le falta un comentario

Tabla de ilustraciones TRANSEFERENCIA DE ELECTROMAGNETISMO 1 ÁTOMO DE ELECTRICIDAD 2 CICLO TECNOLÓGICO : 3 POSITIVO Y NEGATIVO 4 INCLUNACIONES 5 DIRECCIONAMIENTO 6

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2 2 3 7 9 9

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Bibliografía Libros y solucionarios de física. (4 de 10 de 2011). Recuperado el 19 de 06 de 2015, de Libros y solucionarios de física: http://titan-libros-fisica.blogspot.mx/2011/09/libros-deelectromagnetismo-y.html Maxwell, J. C. (1873). Tratado sobre Electricidad y Magnetismo. Escocia.

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