Fundamentos de Electricidad y Magnetismo: Ley de Coulomb, Imanes y Generación Eléctrica

Ley de Coulomb: La Interacción entre Cargas Eléctricas

La intensidad de la fuerza con la cual dos cargas eléctricas puntuales (q1 y q2) se atraen o repelen es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Esta relación se expresa mediante la fórmula:

F = k * (q1 * q2) / d2

Donde:

• F es la fuerza eléctrica.
• k es la constante de Coulomb.
• q1 y q2 son las magnitudes de las cargas eléctricas.
• d es la distancia entre las cargas.

Propiedades Fundamentales de los Imanes

Los imanes poseen características distintivas que rigen su comportamiento:

• Solo atraen hierro y sus derivados (materiales ferromagnéticos).
• Los polos de un imán (norte y sur) tienen propiedades opuestas; polos diferentes se atraen y polos iguales se repelen.
• La imantación se consigue por contacto directo con otro imán o por inducción magnética.
• Por encima del punto de Curie, el hierro pierde sus propiedades magnéticas permanentes.

Clasificación de los Imanes

Los imanes se pueden clasificar según su origen y la permanencia de sus propiedades magnéticas:

Imanes Naturales

Están formados por un óxido de hierro, generalmente tetróxido de hierro o magnetita (Fe₃O₄), o sesquióxido de hierro (Fe₂O₃) y óxido ferroso (FeO).

Imanes Artificiales

Se subdividen en:

• Imanes Temporales

  Aquellos en los cuales la propiedad magnética solo existe mientras actúa la causa exterior imantadora. A este grupo pertenecen todos los formados por hierro.

• Imanes Permanentes

  Aquellos en los cuales se mantienen las propiedades magnéticas aun después de haber cesado la causa imantadora. Pertenecen a este grupo todos los formados por acero.

Tipos de Materiales Magnéticos

Los materiales se clasifican según su respuesta a un campo magnético externo:

• Materiales Ferromagnéticos

  Se caracterizan por su elevado poder de imantación o gran permeabilidad magnética. Ejemplos incluyen el hierro, cobalto, níquel y sus aleaciones.

• Materiales Paramagnéticos

  Tienen una permeabilidad magnética igual a la del aire (la unidad) o ligeramente superior. Incluyen:

  • Metales: Aluminio, cromo, manganeso, platino.
  • Gases: Óxido nítrico, oxígeno, ozono.

• Materiales Diamagnéticos

  Tienen una permeabilidad magnética menor que la unidad. Ejemplos son:

  • Metales: Cobre, oro, plata.
  • Metaloides: Distintos al oxígeno.
  • Sustancias Orgánicas: Casi todas las sustancias orgánicas.

Formas de Producir Electricidad

La electricidad puede generarse a través de diversos fenómenos físicos y químicos:

• Electricidad Estática

  Producida por frotamiento (efecto triboeléctrico) o por inducción electrostática.

• Electricidad Dinámica

  Generada por reacciones químicas (pilas y baterías) o por inducción electromagnética (generadores).

• Fotoelectricidad

  Fenómeno de producir electricidad por desprendimiento o emisión de electrones bajo la acción de la luz (efecto fotoeléctrico).

• Piezoelectricidad

  Los fenómenos eléctricos producidos por tensiones mecánicas que determinan la alineación de los cristales de ciertos minerales.

• Termoelectricidad

  El efecto de producir electricidad mediante la acción del calor (efecto Seebeck).

• Piroelectricidad

  La generación de electricidad en un cuerpo cualquiera por cambio de su temperatura.

La tensión estándar de enchufes es de 230V/50Hz.