Conceptos Fundamentales de Electricidad y Magnetismo: Fórmulas y Aplicaciones
Clasificado en Física
Escrito el en 
español con un tamaño de 6,51 KB
Electrostática, Campo y Potencial Eléctricos
Interacción entre Cargas Puntuales
La fuerza entre dos cargas puntuales se calcula con la siguiente fórmula:
F = K · (q1 · q2) / r^2
Campo Eléctrico Creado por Cargas Puntuales
El campo eléctrico generado por una carga puntual se define como:
E = K · Q / r^2
Y la fuerza que experimenta una carga dentro de un campo eléctrico es:
F = q · E
Campo Creado por Distribuciones Continuas de Carga
- Densidad lineal de carga: λ = q / L
- Densidad superficial de carga: σ = q / S
- Densidad volumétrica de carga: ρ = q / vol
Flujo Eléctrico
El flujo eléctrico a través de una superficie se calcula como:
Φ = E · S · cos α
Ley de Gauss
La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada:
Φ = q / ε0
Energía Potencial Eléctrica
La energía potencial eléctrica entre dos cargas puntuales es:
Ep = K · q · q' / r
Y el trabajo realizado para mover una carga en un campo eléctrico es:
W = -ΔEp
Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico en un punto debido a una carga puntual se define como:
V = Ep / q'
Si la carga es positiva (q+): V = K · q / r
Si la carga es negativa (q-): V = -K · q / r
Corriente Eléctrica y Aplicaciones del Campo Eléctrico
Corriente Eléctrica
La intensidad de corriente eléctrica se define como la carga que fluye por unidad de tiempo:
I = Q / t
Dirección y Sentido
La corriente eléctrica también se puede expresar como:
I = q · n · A · v
Densidad de Corriente
La densidad de corriente se define como:
J = n · q · v
Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica de un material se define como la oposición al flujo de corriente:
R = V / I
Ley de Ohm
La ley de Ohm establece la relación entre voltaje, corriente y resistencia:
V = I · R
Resistencias en Serie y en Paralelo
- En serie: Req = R1 + R2 + ...
- En paralelo: 1 / Req = 1 / R1 + 1 / R2 + ...
Potencia
La potencia eléctrica se calcula como:
P = I · V
En una resistencia: P = V^2 / R
En una batería: P = I · ε
Ley de Joule
La ley de Joule describe la cantidad de calor generada por una corriente eléctrica:
Q = I^2 · R · t
Potencia de salida: Psalida = I · ε - I^2 · r
Potencia de entrada: Pentrada = -I · ε - I^2 · r
Capacidad de un Condensador
La capacidad de un condensador se define como la carga almacenada por unidad de voltaje:
C = Q / V
Para un condensador de placas paralelas: C = ε0 · A / d
Y el campo eléctrico entre las placas es: E = σ / ε0
Condensador Esférico y Cilíndrico
Campo eléctrico de un condensador esférico: E = q / (4 · π · ε0 · r^2)
Campo eléctrico de un condensador cilíndrico: E = λ / (2 · π · ε0 · r)
Condensadores en Serie y en Paralelo
- En serie: 1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2 + ...
- En paralelo: Ceq = C1 + C2 + ...
Campo Magnético
Fuerza Magnética sobre una Carga
La fuerza magnética sobre una carga en movimiento es:
Fm = q · v · B · sen α
Fuerza de Lorentz
La fuerza de Lorentz es la suma de la fuerza eléctrica y magnética:
F = Fm + Fe = q · v · B + q · E
Movimiento de una Carga en un Campo Magnético
Si la velocidad es paralela al campo: F = 0
Si la velocidad es perpendicular al campo: F = m · a -> q · v · B = m · (v^2 / R)
Periodo: T = 2 · π · m / (q · B)
Frecuencia del ciclotrón: f = 1 / T = q · B / (2 · π · m)
Selector de Velocidades
En un selector de velocidades: q · v · B = q · E -> E = v · B -> v = E / B
Espectrómetro de Masas
En un espectrómetro de masas: R = m · v / (q · B) -> m = q · B · R / v
Fuerza Magnética sobre una Corriente
La fuerza magnética sobre un conductor con corriente es:
Fm = I · L · B
Efecto Hall
En el efecto Hall: Fm = Fe -> E = v · B -> V = v · B
Fuerza Magnética sobre una Espira
Momento dipolar: μ = I · S
Momento de giro: τ = μ · B
Generación de Campos Magnéticos
Campo magnético generado por una carga en movimiento: B = (μ0 · q · v · ur) / (4 · π · r^2)
Campo magnético generado por una corriente: B = (μ0 · I · L · ur) / (4 · π · r^2)
Campo magnético generado por una corriente rectilínea muy larga: B = μ0 · I / (2 · π · R)
Campo magnético en el centro de una espira: B = μ0 · I / (2 · R)
Campo magnético en el eje de una espira: B = (μ0 · I · R^2) / (2 · (R^2 + x^2)^(3/2))
Campo magnético en un solenoide: B = (μ0 · I · n / 2) · (cos α - cos β)
Campo magnético en un solenoide infinito: B = μ0 · n · I
Campo magnético en un solenoide semi-infinito: B = μ0 · n · I / 2
Ley de Ampere
La ley de Ampere establece que la integral cerrada del campo magnético a lo largo de una trayectoria es proporcional a la corriente encerrada:
∮ B · dl = μ0 · I