Exploración de Campos Eléctricos y Magnéticos: Magnitudes, Representaciones y Comparativas

Magnitudes

Definición

Cálculo

Unidad SI

Intensidad del campo eléctrico E

E en un punto del espacio, es la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga positiva sita en dicho punto

E=F/q

E= [(K·Q)/r²]u

Newton/culombio

Energía potencial eléctrica Ep

Ep de una carga en un punto del espacio es el trabajo que realiza el campo eléctrico para trasladar desde el infinito hasta dicho punto W_?^?A Ep(^?)=0

Ep=K·Q·q/r

W_A-B=Ep_A-Ep_B

Julio

Potencial eléctrico V

V es la energía potencial de la unidad de carga eléctrica situada en dicho punto

V=EP/q

V=K·Q/r

Julio/culombio=Voltio

Mediante

Características

Representación

Líneas de campo

·Indican la dirección y sentido de E
·El módulo del campo eléctrico es proporcional a la densidad de líneas de campo
·Las líneas de campo eléctrico nacen en las cargas + y mueren en las -
·Las líneas de campo eléctrico no pueden cortarse

Superficies equipotenciales

·Se obtienen al unir los puntos del espacio que tienen el mismo potencial eléctrico
·Las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico
·Para trasladar la carga de un punto a otro equipotencial, el trabajo realizado es cero
·Son esféricas concéntricas con la carga

Semejanzas y diferencias

entre los campos eléctrico

y gravitatorio

Campo eléctrico

Campo gravitatorio

Comparación

Agente creador

La carga

La masa

Las cargas pueden ser + y – y las masas no

Fuerza

F= K·Q·q/ r²

Fg=GMm/r²

Fg siempre atractiva

F_E (+ repulsiva)(-atractiva)

Constante K / G

K= 1/ 4?E

G=6,67·10^-11

G es un valor cte, K depende del medio

Intensidad de campo

E=F/q E=Q/r²

g=Fg/m G=M/r²

El campo eléctrico tiene fuentes y sumideros y el campo gravitatorio no

Representación

Nacen en las cargas positivas y mueren en la negativas

Son superficies de V cte

Las líneas de campo mueren en la masa que crea el campo

Caract. De campo

Centrales y conservativas

Eléctrico

Magnético

Agente creador

Cualquier carga

Cargas o imanes en mov

Acción del campo sobre

Cualquier carga

Cargas en mov

Caract de la fuente

Son positivas y negativas

Tienen dos polos, norte y sur

Fuerza

F=KQ₁Q₂/r²

F= Eq + q(v+B)

Cte.

K

µ

Líneas de campo

Abiertas y vas de + a -

Cerradas, van de norte a sur y por dentro vuelven al norte

Caract. de campo

Central y conservativo

Ni central ni conservativo

Sustancia

Permeabilidad magnética relativa

Comportamiento

Ej

Ferromagnéticos

µ_r > 1 B_int> B_ext

Fuertemente atraídos por un imán

Fe, Co, Ni y aleaciones

Paramagnéticos

µ_r  ? 1 B_int ? B_ext

Débilmente atraídos por un imán

Al, Pd, Pt

Diamagnéticos

µ_r ? 1 B_int ? B_ext

Débilmente atraídos por un imán

Hg, Ag, Cu

casos

calculo

Representación

Campo magnético creado por una corriente indefinida. Lay de biot y savart

B es tg a cada punto en una circunferencia centrada en el conductor o tal q su sentido depende del sentido de la corriente

Campo magnético creado por una espira circular en su centro

La dirección de B es perpendicular al plano de la espira y su sentido el de un sacacorchos que sigue igual que la corriente.

Campo magnético creado por un solenoide

B en el interior del solenoide no depende de su diámetro ni de la longitud, sino de la concentración de espiras, de manera que si se introduce un núcleo de hierro en su interior, la permeabilidad magnética aumenta considerablemente.