Fundamentos de Electricidad y Magnetismo: Conceptos y Leyes Esenciales
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Conceptos Fundamentales de Electricidad y Magnetismo
Campo Eléctrico
Perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener carga eléctrica.
- Es creado por cualquier carga eléctrica que esté en reposo o en movimiento.
- Afecta a cualquier carga eléctrica que penetre en el campo eléctrico.
- Las cargas eléctricas se pueden aislar, existiendo por separado cargas positivas y cargas negativas.
- Sus líneas de fuerza son abiertas y van desde las cargas positivas a las negativas.
- La constante k es una constante y depende del medio.
Campo Magnético
Perturbación que un imán o una corriente eléctrica producen en el espacio que los rodea.
- Es creado por imanes o cargas eléctricas en movimiento.
- Solo afecta a las cargas eléctricas si están en movimiento.
- Los polos magnéticos no se pueden aislar, por lo que los imanes siempre tienen un polo norte y un polo sur.
- Sus líneas de inducción son cerradas. Salen del polo norte y, tras llegar al polo sur, continúan por el interior del imán hasta llegar de nuevo al polo norte.
Flujo Magnético
A través de una superficie, es una medida del número de líneas de inducción que atraviesan dicha superficie.
Energía Potencial Eléctrica
La energía potencial eléctrica de una carga q en un punto del espacio es el trabajo que el campo eléctrico realiza para trasladar la carga q desde dicho punto hasta el infinito.
Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico en un punto del espacio es el trabajo que el campo eléctrico realiza para trasladar la unidad de carga positiva desde dicho punto hasta el infinito.
Leyes Fundamentales del Electromagnetismo
Ley de Coulomb
La fuerza entre dos cargas puntuales q1 y q2, separadas por una distancia r, se expresa como:
F1,2 = F2,1 = K · (q1 · q2) / r2
Esta fuerza es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. K es una constante que depende del medio en el que estén las cargas.
Ley de Ampere
La circulación del campo magnético sobre cualquier curva cerrada es igual al producto de la permeabilidad del vacío (μ0) por la intensidad de corriente eléctrica (Ic) que atraviesa la superficie limitada por la curva cerrada C.
Ley de Lenz
De las experiencias de Faraday se deduce que la inducción de corriente eléctrica en un circuito es debida a la variación del flujo magnético a través del circuito. La regla para determinar el sentido de la corriente inducida fue establecida por Lenz:
"El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que lo produce."
Ley de Faraday
Sabemos que un campo magnético variable induce una corriente eléctrica en un circuito. La inducción puede ser formulada mediante esta ley:
"La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la velocidad con que varía el flujo magnético a través de dicho circuito, cambiando de signo."
E = -dΦ/dt