EXAMEN 4 "TRES CARAS DE ELECTRICIDAD"

Para poder detectar un campo eléctrico es necesario saber primero que este cuenta con tres caras y que es necesario conocerlas para poder entender este concepto en general.

Las caras con las que cuenta el campo eléctrico son las siguientes:

·        Campo eléctrico como fuerza  (ley de Coulomb)

·        Campo eléctrico como onda con crestas. Ley de conservación de trabajo-energía  (ley de Faraday). E-1onda

·        Campo eléctrico  como carga superficial. Ley de conservación de carga (ley de Gauss).D-bionda

La ley de Coulomb

Nos indica que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales Q1 y Q2 separadas una distancia r, es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente 

proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. 

Esta fuerza es un vector que tiene como dirección la recta que une el centro de cada una de las cargas.

Donde el vector rˆ es un vector unitario en la dirección de la recta que une las dos cargas, y K es una 

constante que depende del medio eléctrico interpuesto

El signo de la fuerza, depende del signo de las cargas eléctricas. Si las cargas son del mismo signo la fuerza es 

positiva (repulsiva) y si tienen signos opuestos es negativa (atractiva). 

Una carga eléctrica en el espacio crea un campo eléctrico, que es directamente proporcional a la 

carga eléctrica e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa el centro de la carga del 

punto donde se calcula el campo eléctrico. Es una magnitud vectorial que se mide en [N/C] 

ley de Faraday

Faraday descubrió que cuando varía el flujo magnético que atraviesa una espira metálica, en esta se pone a circular carga (hay corriente).
Realizando varios experimentos, que en esencia consistían en variar el campo magnético que atravesaba un circuito, se llegó a demostrar que al variar el flujo se inducía una f.e.m.(e) en el circuito:

Cuanto mayor sea el campo, la superficie barrida por el flujo y la rapidez de variación ( frecuencia = n), mayor será la f.e.m. inducida y por tanto mayor será la corriente eléctrica.

Naturalmente para variar el flujo (mover la espira o el imán) tenemos que darle energía mecánica desde el exterior:

Se cumple el Principio de conservación de la energía: transformamos energía mecánica en energía eléctrica.

Lenz descubrió que el sentido de la corriente es tal que el campo que a su vez induce se opone a la variación del campo que la produce.

Ley de Gaus

“El flujo neto que atraviesa una superficie cerrada (superficie gaussiana) en un campo eléctrico es 

igual a la suma algebraica de las cargas eléctricas encerradas en su interior dividida entre la constante 

dieléctrica del medio en que se encuentran las cargas”. 

El teorema de Gauss permite calcular la expresión del campo electrostático creado por algunas 

distribuciones de carga. Deben ser cuerpos que posean cierta simetría (esférica, cilíndrica, plana), en los que 

podamos tener una idea de la dirección que llevarán las líneas de campo en cada punto.

Ley de Kirchhoff

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería eléctronica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Hay que recordar que la solución de la ley de Faraday en forma diferencial es la ley de Kirchhoff.

Meta: conociendo estas leyes podemos darnos cuenta que el definir campo eléctrico no solo es dar un concepto y ya, tenemos que conocer las leyes que se relacionan con este para poder entended mejor que es campo eléctrico y como se puede identificar.