• mar. Jun 28th, 2022

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA


 

Los Mejores CURSOS UNAM IPN UAM COMIPEMS ONLINE | EN LINEA 2022 2023

MATERIAL DE ESTUDIO | UNAM IPN UAM COMIPEMS CENEVAL EXANI 2022 2023





 
GRUPO DE ESTUDIO PARA PREPARASE PARA EXÁMENES DE ADMISIÓN UNAM IPN UAM COMIPEMS
Ir a grupo de Facebook

GRUPO DE CURSOS DE  CIENCIA Y  DE EDUCACIÓN
➤ Ir a grupo en Facebook



Electromagnetismo

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Efectos cualitativos entre cuerpos cargados eléctricamente

Los efectos causados por dos cuerpos eléctricamente cargados con la misma carga es que se repelen, y si los cuerpos son cargados con cargas opuestas éstos se atraen. Las formas de cargar un cuerpo eléctricamente son por frotamiento, por contacto y por inducción. Estos efectos dependen de la carga eléctrica y si el material es conductor o aislante.

Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad de la materia a nivel subatómico, se manifiesta mediante fuerzas de atracción o repulsión a través de campos electromagnéticos. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb (símbolo C).

1 coulomb = 6,242 x 10 18 electrones libres

Tipos de carga

La concepción moderna de la constitución de la materia nos dice que los átomos son aglomeraciones de partículas que poseen cierta carga. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos, esto se denomina interacción electromagnética.

  • Los electrones poseen carga eléctrica negativa.
  • Los protones carga eléctrica positiva.
  • Los neutrones no tienen carga eléctrica.

Toda la materia en su estado normal contiene la misma cantidad de electricidad positiva y negativa. Debido a que los protones y neutrones se localizan dentro del núcleo del átomo, las únicas partículas que pueden desplazarse de un cuerpo a otro son los electrones, por lo que los átomos, denominados iones, al ganar o perder electrones quedan cargados de la siguiente manera:

  • ion positivo  →  pierde electrones
  • ion negativo  →  gana electrones

¿Qué es el conductor?

Los conductores son materiales que facilitan el flujo de la electricidad debido a que tienen una gran cantidad de electrones libres. Todos los metales son buenos conductores, principalmente la plata, cobre, oro y el aluminio. El oro en particular es el mejor conductor natural que existe.

¿Cuáles son los materiales aislantes?

Los aislantes son materiales que son malos conductores y ofrecen gran resistencia al flujo de la corriente eléctrica; los más comunes son: vidrio, plástico, cera, caucho, etcétera.

Ley de Coulomb – Campo eléctrico

La ley de Coulomb dice que la intensidad de la fuerza electroestática entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que a ellas las separa. Es decir, Las cargas eléctricas positivas son atraídas por las cargas eléctricas negativas y las cargas con el mismo símbolo se rechazan

Campo eléctrico

El campo eléctrico es un campo físico que se representa por medio de un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Es decir, es la región del espacio en la que interactúa la fuerza eléctrica y se puede describir como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor «q» sufre los efectos de una fuerza eléctrica «F» dada por la siguiente ecuación:

F = qE

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables.

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Ley de Ohm y potencia eléctrica

La ley de Ohm es la relación que existe entre el voltaje, la corriente y el valor de una resistencia. La ley de Ohm dice que la corriente que circula por un circuito eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V), e inversamente proporcional a la resistencia del circuito, se expresa matemáticamente mediante:

V = R x I

  • V es la tensión entre las dos terminales del resistor en Voltios (V).
  • I es la corriente que fluye a través del resistor en Amperios (A).
  • R es el valor del resistor en Ohmios Ω.

¿Qué es la potencia eléctrica?

La potencia eléctrica se define como la energía consumida por la carga électrica directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula por por un componente electrónico. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo para representar la potencia es «P«. A esto se le conoce como la ley de Watt.

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Circuitos

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos (como baterías, resistores, inductores, condensadores, interruptores, transistores, entre otros) que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada.

Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente directa, en corriente alterna y transitoria.

Un circuito que tiene componentes electrónicos se denomina circuito electrónico. Generalmente, estas redes son no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

circuito electrico

 

En esta ilustración se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.

  • Componente: un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga.
  • Nodo: punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, C, D, E son nodos. C no se considera un nuevo nodo, porque se puede considerar el mismo nodo que A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA – VC = 0).
  • Rama: porción del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 hay siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal solo puede circular una corriente.
  • Malla: cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
  • Fuente: componente que se encarga de proporcionar energía eléctrica al circuito entero. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
  • Conductor: es un objeto de material que permite el libre flujo de corriente,-sin resistencia-, haciendo contacto entre dos o más componentes electrónicos.

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Circuitos de resistencias

Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias, fuentes de voltaje y corriente. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente directa (corriente continua), se denomina circuito de corriente directa (o continua).

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Circuitos de condensadores

Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente directa, en corriente alterna y transitoria.

APRENDE TODO SOBRE ELECTROMAGNETISMO | CURSO ONLINE FÍSICA

Campo magnético

Un campo magnético es un campo de fuerzas que se encuentra siempre rodeando una fuente de energía magnética, y es en esta región donde interactúan con ella los elementos sensibles al magnetismo, como son los metales ferromagnéticos. Es decir,  es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.

Las líneas de campo convergen donde la fuerza magnética es mayor y se separan donde es más débil. Por ejemplo, en una barra imantada compacta o «dipolo», las líneas de campo se separan a partir de un polo y convergen en el otro y la fuerza magnética es mayor cerca de los polos donde se reúnen.

Fuerza de Lorentz

El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. En física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

̿F = q (v x ̿B + ̿E)

Donde v es la velocidad de la carga, E es el vector intensidad de campo eléctrico y B es el vector inducción magnética.

Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático no uniforme, o la variación de las líneas de campo que atraviesan dicha superficie mediante un giro. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida.

Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético, esto es la ley de Faraday.

Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.

La inducción electromagnética constituye un fenómeno destacado en el electromagnetismo. Se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico:

 
  • El transformador, que se emplea para conectar un teléfono móvil a la red.
  • La dinamo de una bicicleta.
  • El alternador de una gran central hidroeléctrica.
  • La inducción electromagnética en una bobina

Relación entre campo magnético y eléctrico

James Clerk Maxwell fue uno de lo más grandes contribuyentes a la teoría del electromagnetismo. Maxwell fue capaz de ver la relación entre un campo magnético y un campo eléctrico como dos caras de la misma moneda. Un campo magnético genera un campo eléctrico, y de la misma manera un campo eléctrico es capaz de inducir un campo campo magnético. Un ejemplo clásico de este fenómeno es un electro-iman. De la misma manera un campo magnético en movimiento podría genera una corriente eléctrica, ergo, un campo eléctrico.

Inducción de campos

La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.

Cualquier dispositivo (batería, pila) que mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama fuente de alimentación.

La fuerza electromotriz ε (fem) de una fuente se define como el trabajo realizado por el dispositivo por unidad de carga, por lo que las unidades de fuerza electromotriz son los voltios. Cuando decimos que un campo magnético genera una corriente eléctrica en un conductor, nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida).

La inducción magnética (B) se crea o se induce por la intensidad de campo magnético (H), los cuales no son lo mismo, y depende de la siguiente fórmula:

B = µH

Donde μ es la permeabilidad magnética del material al cual se le está induciendo el magnetismo. Para el caso del aire µ = µₒ = 4π *10‾⁷ [H/m]; donde H es henrio y m es metro. La Intensidad de campo magnético H se mide en [T] Teslas.

La luz como onda electromagnética

A lo largo de los siglos XVII, XVIII y primera mitad del XIX, gracias a los trabajos presentados años atrás por Huygens, Young o Fresnel en relación a la naturaleza de la luz, pareció quedar claro que la luz se comportaba como una onda, frente a las teorías que postulaban que podía tratarse más bien de una sucesión de partículas o corpúsculos. Sin embargo aún quedaba abierta la cuestión de saber qué era exactamente lo que vibraba en este tipo de ondas. Fue el físico inglés James Clerk Maxwell ( 1831 – 1879 ) quien, en la segunda mitad del siglo XIX, estableció que la luz se comportaba como una onda electromagnética.

¿Qué es una onda electromagnetica?

Las ondas electromagnéticas consisten de un campo eléctrico que oscila y de un campo magnético perpendicular que también oscila. Las propiedades básicas de las ondas: amplitud, longitud de onda y frecuencia.

Se producen ondas electromagnéticas cuando una partícula cargada se encuentre sometida a una aceleración o bien cuando existan corrientes variables. De esta manera la carga eléctrica, en movimiento da lugar a un campo eléctrico variable que, a su vez, crea un campo magnético también variable que, a su vez, crea un campo eléctrico variable y así sucesivamente. Así se generan y propagan las ondas electromagnéticas.

¿Qué es la dualidad de la luz?

La dualidad onda-partícula, consiste en que las entidades sujetas a las leyes de la mecánica cuántica se comportan tanto como partículas como ondas. Einstein se percató de que la luz se comporta como una corriente de partículas (fotones). Sin embargo, también está claro a partir del trabajo de Maxwell sobre el electromagnetismo (y de toda una serie de experimentos prácticos) que la luz también se comporta como una onda. Esta dualidad supone un serio desafío para el sentido común y para la experiencia cotidiana: las ondas son dispersas y continuas, mientras que las partículas son locales y discretas. Hasta el día de hoy, nadie llega a comprender cómo puede algo ser las dos cosas.

Espectro electro magnético

El espectro electromagnético es el conjunto ordenado de todas las frecuencias o longitudes de onda en que puede descomponerse la radiación electromagnética. Tradicionalmente se suelen establecer 7 zonas que son, de menor a mayor frecuencia: las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, la luz visible, los ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.

La frecuencia y la longitud de onda se encuentran relacionadas a partir de la velocidad de la luz que en el vacío (c), esto es igual para todas las ondas electromagnéticas:

c = λ⋅f

Así mismo, recuerda que para una misma amplitud de onda, a mayor frecuencia mayor energía.

Las regiones en las que queda dividido el espectro electromagnético son, de menor a mayor frecuencia (o de mayor a menor longitud de onda):

Ondas de radio

Son las que tienen una frecuencia menor. Normalmente se generan mediante circuitos oscilantes. Fue Heinrich Rudolf Hertz su descubridor (en su honor se denomina la unidad de frecuencia hercio), al generarlas y detectarlas por primera vez mediante dispositivos de laboratorio. Fue Guglielmo Marconi quien por primera vez las utilizó de manera práctica para realizar una transmisión telegráfica inalámbrica

 

Microondas

En el orden de frecuencias comprendido entre los 109 Hz y 1012 Hz. Se suelen producir mediante los movimientos de rotación y vibración de las moléculas. Se emplea, por ejemplo, en la telefonía móvil, en los hornos microondas y en las comunicaciones con vehículos espaciales

 

Infrarrojo

La radiación infrarroja oscila con frecuencias entre 300 gigahertz (GHz ó 109 hertz) y 400 terahertz (THz ó 1012 hertz). Hay aplicaciones, por ejemplo, en los controles remotos, mandos a distancia, sensores y medicina.

 

Luz Visible

El ojo humano típico responderá a longitudes de onda de 380 a 750 nm (nanometros). Es lo que comúnmente conocemos como luz y son ondas electromagnéticas capaces de ser captadas por nuestros ojos. Normalmente se generan a partir de una excitación eléctrica de átomos o moléculas, que emiten la energía sobrante en forma de radiación. El color rojo y el violeta se encuentran en los extremos, de ahí los nombres de las zonas anterior (infrarrojo) y posterior (ultravioleta) del espectro.

 

Luz Ultravioleta

La radiación ultravioleta se encuentra entre la luz visible y los rayos X del espectro electromagnético. La «luz» ultravioleta (UV) tiene longitud de onda entre 380 y 10 nanómetros. Se producen, al igual que en el caso de la luz visible, por el tránsito electrónico en átomos y moléculas. Existen, a su vez, distintos subgrupos dentro de esta región entre los que destacan UV-A, UV-B y UV-C. La radiación ultravioleta es parte integrante de los rayos solares produciendo los rayos UV-A, UV-B y UV-C distintos efectos sobre la salud. En general, la capa de ozono nos protege de estos rayos pero deben ser evitadas exposiciones prolongadas a los mismos. Sus aplicaciones son muy variadas, desde la esterilización a la eliminación de moscas y mosquitos.

 

Rayos X

Es la Radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La Longitud de onda está entre 10 a 0,1 Nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible). Se pueden producir haciendo incidir electrones de gran energía sobre metales. Se suelen emplear como herramientas de diagnóstico, siendo muy populares sus usos en las radiografías, en donde su elevada energía exige de una cuidadosa dosificación de los mismos para que no resulten peligrosos.

 

Rayos gamma

Los rayos gamma tienen longitud de ondas de aproximadamente 100 picometros (100 x 10-12 metros) o menores, o energías por fotón de por lo menos 10 keV. Este tipo de onda electromagnética oscila en una frecuencia de 3 exahertz (EHz ó 1018 hertz) o mayor. Son peligrosos para toda forma de vida, siendo sólo absorbidos por el plomo o el hormigón con cierto grosor, pero se han encontrado útiles para combatir células cancerosas en tratamientos de radioterapia.

Existen en el entorno natural como rayos cósmicos, expelidos desde el sol y desde fuera de nuestro sistema solar: de las galaxias; isótopos radiactivos en rocas y en minerales.

 

Leyes de Ampere –Max well

En física del magnetismo, la ley de Ampère, describe la relación entre un campo magnético y un campo eléctrico, osea, una corriente eléctrica estacionaria.

Esta ley fue hecha por André-Marie Ampère en 1831. Luego fue retomada y corregida por James Clerk Maxwell y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la física clásica.

▼ x B = µₒJ + µₒƐₒ (∂E/∂t)

En forma sencilla esta ecuación explica que si se tiene un conductor, un alambre recto que tiene una densidad de corriente J, esta provoca la aparición de un campo magnético B rotacional alrededor del alambre y que el rotor de B apunta en el mismo sentido que J.

Leyes de Faraday y Joseph Henry

En 1831 Michael Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética. Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.

Ejemplo Induccion electromagnetica de Faraday

Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica. Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo.

«La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual y de signo opuesto a la rapidez con que varia el flujo magnético que atraviesa un circuito, por unidad de tiempo”.

Michael Faraday (1831)

¿Cuál es la ley de Lenz?

La ley de Heinrich Lenz determina el sentido de una corriente eléctrica inducida.

«La corriente inducida crea un campo magnético que se opone siempre a la variación de flujo magnético que la ha producido”.

Heinrich Lenz (1834)

Ecuación de la ley de Faraday

En la ecuación de la ley Faraday-Lenz establece que el cociente entre la variación de flujo (Δϕ) respecto la variación del tiempo(Δt) es igual a la fuerza electromotriz inducida(ξ). El signo negativo viene dado por la ley de Lenz, e indica el sentido de la fuerza electromotriz inducida y causa de la corriente inducida. Entonces la corriente inducida, se debe al movimiento relativo que hay entre la bobina y el imán.

ξ = – (Δϕ/Δt)

Induccion magnetica

 





CURSO PARA EXAMEN UNAM IPN UAM COMIPEMS

1.electromagnetismo ejemplos
 
2.electromagnetismo pdf
 
3.electromagnetismo para niños
 
4.electromagnetismo física
 
5.electromagnetismo fórmulas
 
6.electromagnetismo en la vida cotidiana
 
7.electromagnetismo dibujos
 
8.como funciona el electromagnetismo