Campos Eléctricos y Magnéticos: Conceptos Fundamentales
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Campo Eléctrico
Definición
El campo eléctrico es una propiedad de la materia que causa la interacción electromagnética. Se mide en culombios (C) y se relaciona con la carga elemental del protón y del electrón. Existen cargas positivas y negativas.
Interacciones entre Cargas
Las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las cargas de signo contrario se atraen. La carga total de un sistema aislado siempre permanece constante.
Conductores y Aislantes
Conductores: Cuerpos en los que las cargas eléctricas pueden moverse libremente.
Aislantes: Cuerpos en los que las cargas permanecen en la misma zona donde fueron producidas.
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb establece que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, generando un campo eléctrico.
Flujo del Campo Eléctrico
El flujo del campo eléctrico es la medida del número de líneas de fuerza que atraviesan una superficie dada.
Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico es la energía potencial eléctrica por unidad de carga positiva que almacenaría un cuerpo con carga eléctrica en un punto del espacio.
Ley de Faraday y Lenz
La ley de Faraday describe la magnitud de la fuerza electromotriz (FEM) inducida, mientras que la ley de Lenz indica la dirección de la corriente inducida. Esta última establece que la dirección de la corriente inducida siempre se opone al cambio de flujo que la produce.
Líneas del Campo Eléctrico
Las líneas del campo eléctrico son líneas imaginarias tangentes al vector intensidad de campo en cada punto.
Superficies Equipotenciales
Las superficies equipotenciales son regiones del espacio donde el potencial eléctrico tiene el mismo valor.
Campo Magnético
Características
Los campos magnéticos tienen un polo norte y un polo sur. Los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. Se generan a partir de corrientes eléctricas en movimiento o imanes.
- Cuanto más cerca esté un punto del origen del campo magnético, mayor será su intensidad.
- Su propagación ocurre a la velocidad de la luz.
- Se representa con líneas de campo magnético.
Teorema de Gauss para el Magnetismo
El flujo del vector campo magnético a través de una superficie cerrada es igual a cero. La superficie gaussiana no es una superficie real.
Experimento de Oersted
Oersted colocó una aguja imantada cerca de un conductor con corriente eléctrica. La aguja se desvió, evidenciando la presencia de un campo magnético. Las corrientes eléctricas generan campos magnéticos.
Ley de Biot y Savart
La ley de Biot y Savart permite calcular el campo magnético B creado por un circuito de cualquier forma recorrido por una corriente de intensidad i.
Ley de Ampere
La ley de Ampere facilita el cálculo del campo magnético en casos con simetría apropiada.