Fundamentos de Electromagnetismo: Teorema de Gauss, Jaula de Faraday y Comparativa de Campos

Teorema de Gauss

El número de líneas de campo que sale por cualquier superficie que encierra cargas es proporcional a la carga encerrada dentro de dichas superficies. El flujo neto a través de cualquier superficie es igual a la carga neta dentro de la superficie dividida por ε.

Jaula de Faraday

Es un efecto en el que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando así los efectos de los campos externos.

Comparación entre Campos Eléctricos y Gravitatorios

• Fuerza a distancia: Las fuerzas gravitatorias son siempre de atracción, mientras que las eléctricas pueden ser de atracción o repulsión (según la fórmula de cada uno).
• Agente creador: El campo gravitatorio es creado por las masas y el eléctrico por las cargas. Las cargas pueden ser positivas (+) o negativas (-), mientras que las masas no poseen esta dualidad.
• Intensidad de campo: Las definiciones son equivalentes; la intensidad se define como la fuerza ejercida sobre la unidad de testigo.
• Líneas de campo: En los campos gravitatorios no existen fuentes de líneas de campo.
• Características del campo: Ambos campos son centrales y conservativos. En el campo gravitatorio, la energía potencial (Ep) es siempre negativa; en el campo eléctrico, su signo depende de las cargas que interaccionen.
• Representación gráfica: En ambos casos, las líneas de campo son perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Comparación entre Campos Eléctricos y Magnéticos

• Origen: El campo eléctrico está originado por cargas fijas o móviles; el campo magnético se origina solo por cargas móviles. Toda carga en movimiento crea campo magnético, aunque al desplazarse se generan ambos campos.
• Monopolos: En el campo eléctrico existen cargas aisladas (+ y -); en el magnetismo no existen monopolos magnéticos, ya que es imposible aislar un único polo magnético.
• Acción del campo: En ambos casos, la fuerza mide la acción del campo sobre el testigo (q o qv). (Se debe aplicar la fórmula fundamental correspondiente).
• Carácter conservativo: El campo eléctrico es conservativo, mientras que el campo magnético no es conservativo; por lo tanto, no existe un potencial magnético escalar.
• Líneas de campo: En el campo eléctrico, las líneas nacen en las cargas positivas y mueren en las negativas, siendo líneas abiertas. Las líneas del campo magnético son siempre cerradas.
• Propiedades del medio: En el campo eléctrico, el medio viene determinado por la permitividad (ε); en el campo magnético, por la permeabilidad magnética (μ). El valor de μ puede ser mayor o menor que 1, mientras que ε es siempre mayor que 1.

Definición de Amperio

El amperio es la intensidad de corriente que, al circular por dos conductores paralelos e indefinidos separados por una distancia de 1 metro en el vacío, produce sobre cada conductor una fuerza de 2·10⁻⁷ N por cada metro de longitud.