Trabajo de Investigación. Fisica III

8/18/2019 Trabajo de Investigación. Fisica III

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Centro de Estudios Científcos y Tecnológicos Nº 7

“Cuu!t"#oc$

T%A&A'O (EIN)ESTI*ACION

+teri, -ISICA III

Alu#no, Jiménez Tapia Yoel Antonio.

Pro.esor, Oscar Martin Jacobo Pérez.

*ru/o, 4IMI

2014-2015 25 aosto 2014


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INTRODUCCIÓN

Esta investigación contiene los temas referentes a la unidad de aprendizaje de

!sica III" En esta unidad se investigaran los temas relacionados con la energ!ael#ctrica $ sus diversas caracter!sticas% aplicaciones& modelos matem'ticos&fenómenos& etc"

En la actualidad la vida cotidiana suele estar mu$ ligada con dispositivostecnológicos en el (ogar& la escuela& el tra)ajo $ los lugares de ocio& pues enesta la tecnolog!a (a llegado a un desarrollo tan& *ue en cual*uier lugar vemos$ utilizamos dispositivos electrónicos *ue como se sa)e& la ma$or!a funcionacon energ!a el#ctrica" +or tanto de)emos de sa)er *u# es la energ!a el#ctrica $como funciona"

Esta unidad nos dejara conocer los fenómenos *ue la energ!a el#ctrica produce$ sus alteraciones dentro del sistema f!sico" +ara as! comprender este tipo deenerg!a *ue es mu$ importante en la actualidad"


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I,IC-

.a !sica es una ciencia natural *ue estudia los fenómenos $ le$esrelacionados con el movimiento de los cuerpos /0ec'nica1 $ de sistemasformados por numerosas part!culas /Termodin'mica1& la Electricidad& el

0agnetismo& la Óptica& $ el micro mundo /!sica -tómica $ Nuclear1" +or suscontenidos $ m#todos& la !sica $ la 2u!mica son ciencias mu$ cercanas $ lafrontera entre am)as no siempre est'completamente delimitada"

.a !sica es una ciencia e3perimental"Todos sus descu)rimientos& teor!as $le$es se fundamentan en la o)servacióncient!fica de los fenómenos naturales $en la reproducción de #stos )ajo

condiciones controladas /lae3perimentación1"

El lenguaje de la !sica es la 0atem'tica" Entre am)as ciencias e3iste unaestrec(a vinculación" 4istóricamente& los avances $ necesidades de la !sica(an impulsado el desarrollo de la 0atem'tica& $ los avances de la 0atem'tica(an impulsado el de la !sica"

.a !sica $ la Tecnolog!a est'n estrec(amente ligadas" Desde las m'*uinassimples (asta la energ!a nuclear& los avances de la !sica (an estimulado el

desarrollo tecnológico $ los re*uerimientos de la tecnolog!a (an estimulado elavance de la !sica"


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.a !sica se ocupa de la naturaleza $ )usca descifrar sus .e$es"0's e3actamente5 .a !sica tiene la tarea de entender las propiedades $ laestructura $ organización de la 0ateria $ la interacción entre las /part!culas1fundamentales" De este conocimiento se deducen todos los fenómenosnaturales $ o)servaciones de la naturaleza inanimada /$ parcialmente de la

naturaleza animada1" .a !sica es& por lo tanto& la Ciencia Natural m'sfundamental de todas las ciencias" Ella posee uniones considera)les con lasotras Ciencias Naturales& con las Ciencias de Ingenier!a $ con la 0atem'tica".a 2u!mica est' relacionada con la !sica& $a *ue se aplica en gran parte lasle$es de !sica para la formación& transición $ la investigación de mol#culas" .a2u!mica es una aplicación de la !sica -tómica /!sica de las esferaselectrónicas lejos del n6cleo del 'tomo1".a 7iolog!a& por otro lado& se apo$a en parte en la !sica $ en la 2u!mica $aclara sucesos en los organismos vivos" .a 8,inergia8 es una rama importantede la !sica& la cual investiga la 8auto9organización8 de la materia $ de

organismos vivos".as Ciencias de Ingenier!a se esta)lecen directamente so)re las )ases de la!sica" ,in los conocimientos de la !sica no e3istir!an ni autos& ni radios& nicomputadores& ni plantas de generación $ conversión de Energ!a"

El estudio de la f!sica se divide en seis 'reas primordiales5

FISICA CLÁSICA

:" 0EC;NIC- C.;,IC-" Estudia el

movimiento de los o)jetos *ue songrandes en relación con los 'tomos $ semueven con una rapidez muc(o m'slenta *ue la de la luz%

" TER0ODIN;0IC-" Trata del calor& el tra)ajo& la temperatura $ elcomportamiento estad!stico de los sistemas con gran n6mero de part!culas%

?" E.ECTRO0-@NETI,0O" .e competen la electricidad& el magnetismo $ loscampos electromagn#ticos%

A" Ó+TIC-" Estudia el comportamiento de la luz $ su interacción con losmateriales%

FISICA MODERNA


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B" 0EC;NIC- CU;NTIC-" Un conjunto de teor!as *ue conectan elcomportamiento de la materia al nivel su)microscópico con las o)servacionesmacroscópicas"

.as disciplinas de la mec'nica $ el electromagnetismo son primordiales para

todas las otras ramas de la f!sica cl'sica/desarrollada antes de :1 $ la f!sicamoderna /c" :presente1" .a primeraparte de este li)ro estudia a la mec'nicacl'sica& conocida como mec'nicaneFtoniana o simplemente mec'nica"0uc(os principios $ modelos *ue seaplican para comprender los sistemasmec'nicos conservan su importancia enlas teor!as de otras 'reas de la f!sica $

sirven para descri)ir muc(os fenómenosnaturales" De)ido a eso& la mec'nica cl'sica es trascendente para losestudiantes de todas las disciplinas"

E.ECTRO,T-TIC-

.a electrost'tica es la rama de la f!sica *ue estudia los efectos mutuos *ue seproducen entre los cuerpos como consecuencia de su carga el#ctrica"

Una manifestación (a)itual de la electricidad es la fuerza de atracción o

repulsión entre dos cuerpos estacionarios *ue& de acuerdo con el principio deacción $reacción&ejercen

la mismafuerzael#ctrica

uno so)reotro"


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Desde la antigGedad $a los griegos (a)!an o)servado *ue cuando frota)anen#rgicamente un trozo de 'm)ar& pod!a atraer o)jetos pe*ueHos"

+osi)lemente el primero en realizar una o)servación cient!fica de esefenómeno fue el sa)io $ matem'tico griego T(ales de 0ileto& all' por el aHo

B -"C"& cuando se percató *ue al frotar el 'm)ar se ad(er!an a #stepart!culas del pasto seco& aun*ue no supo e3plicar la razón por la cual ocurr!aese fenómeno"

No fue (asta :BB *ue el m#dico $ f!sico ingl#s illiam @il)ert& estudiando elefecto *ue se produc!a al frotar el 'm)ar con un paHo& descu)rió *ue elfenómeno de atracción se de)!a a la interacción *ue se ejerc!a entre doscargas el#ctricas est'ticas o carente de movimiento de diferentes signos& esdecir& una positiva /J1 $ la otra negativa /1" - ese fenómeno f!sico @il)ert lollamó KelectricidadL& por analog!a con KeleMtronL& nom)re *ue en griego significa'm)ar"

E.ECTRICID-D

Es la rama de la f!sica *ue estudia el movimiento $ el flujo de electrones atrav#s del espacio" Conjunto de fenómenos f!sicos relacionados con el flujo deelectrones"

.a corriente el#ctrica es un flujo de electrones *ue se desprenden de los'tomos" .a fuerza de la corriente depende de la cantidad $ la velocidad de loselectrones" Un flujo de miles de millones de #stos apenas produce unacorriente leve"

.os 'tomos son las part!culas diminutas *ue forman toda la materia" .oselectrones giran alrededor del n6cleo del 'tomo& en ór)itas llamadas niveles o


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capas" Cada capa contiene por lo general un n6mero diferente de electrones".os diversos elementos *u!micos *ue constitu$en la materia tienen distinton6mero de electrones en sus 'tomos" El del (idrógeno& por ejemplo& sólo tieneun electrón& mientras *ue el del co)re tiene


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Jo!n "alton

1#0#

J.J T!omson

1#$%

&. '(t!er)or*

1$11

+iels ,o!r

1$1

divididas en otras m's pe*ueHas" +or ello& llamó a estas part!culas 'tomos& *ueen griego *uiere decir 8indivisi)le8" Demócrito atri)u$ó a los 'tomos lascualidades de ser eternos& inmuta)les e indivisi)les"

,in em)argo las ideas de Demócrito so)re la materia no fueron aceptadas por

los filósofos de su #poca $ (u)ieron de transcurrir cerca de


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,e dividen en dos tipos diferentes5 las cargas positivas $ las cargas negativas"Una positiva $ una negativa se atraen entre s!" ,i se atraen& de)en ser dedistinta carga"

.as cargas negativas repelen a las cargas negativas" .as cargas positivas

tam)i#n se repelen entre s!"

,i encontramos una carga desconocida& para preguntarle su tipo de carga leacercamos una carga positiva" ,i se aleja la carga desconocida de la cargapositiva es por*ue se trata de una carga positiva% si la carga antesdesconocida es atra!da por la carga positiva sa)remos en ese momento *uees negativa"

,i una part!cula no se aleja ni se acerca de una carga positiva& entonces no esuna carga sino una part!cula neutra"

E.ECTRIP-CION

En f!sica& se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargasel#ctricas& normalmente electrones& producido por un cuerpo el#ctricamenteneutro"

Cuando las condiciones son propicias& al frotar dos o)jetos entre si& estosad*uieren una carga el#ctrica% es decir& se electrizan"


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.'OTAMI+& TO

/O+TA/TO

I+"0//I1+

.a electrización es uno de los fenómenos *ue estudia la electrost'tica& la cualtrata so)re los fenómenos relacionados con cargas el#ctricas en reposo"

E3isten diversos tipos de electrización& ,e estudiar'n tres de ellos"Electrización por frotamiento& contacto e inducción"

ROT-0IENTO

.a electrización por frotamiento se e3plica del siguiente modo" +or efecto de lafricción& los electrones e3ternos de los 'tomos del paHo de lana son li)erados $


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cedidos a la )arra de 'm)ar& con lo cual #sta *ueda cargada negativamente $a*u#l positivamente" En t#rminos an'logos puede e3plicarse la electrizacióndel vidrio por la seda" En cual*uiera de estos fenómenos se pierden o se gananelectrones& pero el n6mero de electrones cedidos por uno de los cuerpos encontacto es igual al n6mero de electrones aceptado por el otro& de a(! *ue en

conjunto no (a$ producción ni destrucción de carga el#ctrica"

CONT-CTO

.a electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujode cargas negativas de un cuerpo a otro" ,i el cuerpo cargado es positivo es


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por*ue sus correspondientes 'tomos poseen un defecto de electrones& *ue sever' en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando am)osentran en contacto& El resultado final es *ue el cuerpo cargado se (ace menospositivo $ el neutro ad*uiere carga el#ctrica positiva" -un cuando en realidad se(a$an transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente& todo

sucede como si el segundo (u)iese cedido parte de su carga positiva alprimero" En el caso de *ue el cuerpo cargado inicialmente sea negativo& latransferencia de carga negativa de uno a otro corresponde& en este caso& a unacesión de electrones"

INDUCCIÓN

.a electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzasel#ctricas" De)ido a *ue #stas se ejercen a distancia& un cuerpo cargado


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positivamente en las pro3imidades de otro neutro atraer' (acia s! a las cargasnegativas& con lo *ue la región pró3ima *ueda cargada negativamente" ,i elcuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión so)re loselectrones atómicos convertir' esa zona en positiva" En am)os casos& laseparación de cargas inducida por las fuerzas el#ctricas es transitoria $

desaparece cuando el agente responsa)le se aleja suficientemente del cuerponeutro"

-l frotar dos cuerpos el#ctricamente neutros /n6mero de electrones igual al

n6mero de protones1& am)os se cargan& uno con carga positiva $ el otro concarga negativa" ,i se frota una )arra de vidrio con un paHo de seda& (a$ untraspaso de electrones del vidrio a la seda" ,i se frota un l'piz de pasta con unpaHo de lana& (a$ un traspaso de electrones del paHo al l'piz" Ejemplo5 Unglo)o lo frotas en tu ca)eza $ luego lo pones cerca de la ca)eza de unapersona& veras *ue su ca)ello se levanta"

El vidrio ad*uiere una carga el#ctrica positiva al perder un determinado n6merode cargas negativas /electrones1% estas cargas negativas son atra!das por la

seda& con lo cual se satura de cargas negativas" -l *uedar cargadosel#ctricamente am)os cuerpos& ejercen una influencia el#ctrica en una zonadeterminada *ue depende de la cantidad de carga ganada o perdida& dic(azona se llama campo el#ctrico& una e3plicación so)re los materiales $ como secargan puede (allarse en el efecto tri)oel#ctrico"

C.-,IIC-CION DE 0-TERI-.E,

.a ciencia de materiales es el campo cient!fico encargado de investigar larelación entre la estructura $ las propiedades de los materiales" +aralelamente&conviene matizar *ue la ingenier!a de materiales se fundamenta en esta& las

relaciones propiedades9estructura9procesamiento9funcionamiento& $ diseHa o


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/ O + " 0 /

T O ' & 2

2 0 P & ' / O +

" 0 / T O ' & 22 & M I / O + " 0 / T O ' & 2

A I 2 3

A + T

& 2

pro$ecta la estructura de un material para conseguir un conjuntopredeterminado de propiedades"

CONDUCTORE,5

Una propiedad com6n a pr'cticamente todos los materiales& es la de permitir&

en alg6n grado& la conducción de la corriente el#ctrica& pero as! como algunos


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materiales son )uenos conductores& otros son malos conductores de dic(acorriente"

Desde este punto de vista& los materiales pueden clasificarse en conductores $no conductores"

Un material es conductor cuando puede desempeHar esa función en uncircuito& independiente del valor de su conductividad"

.os conductores en general pueden clasificarse en5 met'licos& electrol!ticos $gaseosos"

En los conductores met'licos la conducción es electrónica& es decir& losportadores de cargas son electrones li)res" +ertenecen a este grupo losmetales $ aleaciones" ,e suele (a)lar en estos casos de conducción met'lica"

En los conductores met'licos la electricidad circula a trav#s de la materia&

mientras *ue en los conductores electrolitos circula con la materia"EQITEN DO, TI+O, DE 0-TERI-.E, CONDUCTORE," 0-TERI-.E, DE -.T- CONDUCTI=ID-D 0-TERI-.E, DE -.T- RE,I,TI=ID-D"

.os ca)les de co)re son mu$ )uenos conductores& por ello son mu$ utilizadosen circuitos $ l!neas el#ctricas"

,E0ICONDUCTORE,


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.os semiconductores son materiales cu$a conductividad var!a con latemperatura& pudiendo comportarse como conductores o como aislantes"Resulta *ue se desean variaciones de la conductividad no con la temperaturasino controla)les el#ctricamente por el (om)re"

+ara conseguir esto& se introducen 'tomos de otros elementos en elsemiconductor" Estos 'tomos se llaman impurezas $ tras su introducción& elmaterial semiconductor presenta una conductividad controla)le el#ctricamente"E3isten dos tipos de impurezas& las + $ las N& *ue cam)ian la conductividad delsilicio $ determinan el tipo de cristal a fa)ricar" +or tanto& como (a$ dos tipos deimpurezas (a)r' dos tipos fundamentales de cristales& cristales de impurezas +$ cristales de impurezas tipo N"

El material semiconductor m's utilizado es el ,ilicio /,i1& pero (a$ otrossemiconductores como el @ermanio /@e1 *ue tam)i#n son usados en lafa)ricación de circuitos"

,U+ERCONDUCTORE,


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,e denomina superconductividad a la capacidad intr!nseca *ue poseen ciertosmateriales para conducir corriente el#ctrica sin resistencia ni p#rdida deenerg!a en determinadas condiciones"

.a resistividad el#ctrica de un conductor met'lico disminu$e gradualmente a

medida *ue la temperatura se reduce" ,in em)argo& en los conductoresordinarios& como el co)re $ la plata& las impurezas $ otros defectos producen unvalor l!mite" Incluso cerca de cero a)soluto una muestra de co)re muestra unaresistencia no nula" .a resistencia de un superconductor& en cam)io& desciende)ruscamente a cero cuando el material se enfr!a por de)ajo de su temperaturacr!tica" Una corriente el#ctrica *ue flu$e en una espiral de ca)le superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación" -l igual *ue elferromagnetismo $ las l!neas espectrales atómicas& la superconductividad es unfenómeno de la mec'nica cu'ntica"

.a superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales& inclu$endo

elementos simples como el estaHo $ el aluminio& diversas aleaciones met'licas$ algunos semiconductores fuertemente dopados" .a superconductividad&normalmente& no ocurre en metales no)les como el co)re $ la plata& ni en lama$or!a de los metales ferromagn#ticos" +ero en ciertos casos& el oro seclasifica como superconductor% por sus funciones $ los mecanismos aplicados"

-I,.-NTE,


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Tam)i#n e3isten materiales *ue no conducen la corriente el#ctrica& cu$os'tomos ni ceden ni captan electrones" Entre esos materiales se encuentran elpl'stico& la mica& el vidrio& la goma& la cer'mica& etc" Todos esos materiales $

otros similares con iguales propiedades& oponen total resistencia al paso de lacorriente el#ctrica"

@ENER-DORE, E.ECTRO,T-TICO,


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Un generado electrost'tico o m'*uina electrost'tica es una m'*uina *uetransforma tra)ajo mec'nico en energ!a el#ctrica en forma de electricidadest'tica" Estas m'*uinas (acen uso de la fricción o inducción electrost'tica

para separar carga el#ctrica de signo opuesto& la cual se deposita en dospiezas de la m'*uina"

- trav#s de tiempo& se (an desarrollado diferentes tipos de m'*uinaselectrost'ticas" .as m's usuales son la m'*uina de ims(urst $ de =an @raaff"

.a primera funciona separando carga el#ctrica por inducción electrost'tica"Esto se consigue (aciendo girar dos discos en sentido contrario& (ec(os dematerial aislante con sectores met'licos& los cuales pasan uno a uno enfrentede dos )arras met'licas cruzadas& con esco)illas en los e3tremos% #stasrecogen la carga inducida por el disco opuesto en los sectores $ es acumulada

en dos recipientes llamados )otellas de .e$den".a segunda consiste )'sicamente de una esfera (ueca met'lica& un sinturón dematerial aislante *ue gira entre dos rodillos aislantes& $ un par de peinesmet'licos en contacto con el cinturón a la altura de los rodillos"

C-R@- +UNTU-.


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,e conoce como carga puntual a la carga el#ctrica (ipot#tica de gran magnitude infinidad& *ue sujeta un punto geom#trico *ue es escaso de toda dimensión"

a *ue el punto no tiene volumen& superficie ni longitud& la densidad /lineal& desuperficie o volum#trica1 de una carga puntual de magnitud finita es infinita% as!

*ue las cargas puntuales no e3isten en realidad" De cual*uier modo& pararesolver un pro)lema donde las dimensiones reales del espacio en *ue est'/n1contenida/s1 la/s1 carga/s1 son desprecia)les compar'ndolas con otrasdimensiones dadas por el pro)lema& resulta mu$ 6til considerar las cargascomo puntuales" ste es el caso del electrón& cu$o radio es inmensamentepe*ueHo comparado con las distancias de las ór)itas atómicas& por ejemplo"""

En el caso de *ue la carga est# contenida dentro de una geometr!a esf#rica& (asido demostrado *ue dic(a carga se comporta e3actamente como una cargapuntual localizada en el centro de la esfera"

C-0+O E.ECTRICO


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El campo el#ctrico e3iste cuando e3iste una carga $ representa el v!nculo entre#sta $ otra carga al momento de determinar la interacción entre am)as $ lasfuerzas ejercidas" Tiene car'cter vectorial /campo vectorial1 $ se representa por medio de l!neas de campo" ,i la carga es positiva& el campo el#ctrico es radial$ saliente a dic(a carga" ,i es negativa es radial $ entrante"

Campo el#ctrico

.a unidad con la *ue se mide es5

Newton

Coulomb=

N

C

.a letra con la *ue se representa el campo el#ctrico es la E"

-l e3istir una carga sa)emos *ue (a$ un campo el#ctrico entrante o saliente dela misma& pero #ste es compro)a)le 6nicamente al incluir una segunda carga/denominada carga de prue)a1 $ medir la e3istencia de una fuerza so)re estasegunda carga"

C-R@- DE +RUE7-

Entonces& la carga de prue)a es una part!cula cargada /generalmente positiva1con una carga lo suficientemente c(ica como para no modificar la distri)uciónde carga *ue crea el campo /por ejemplo& al repelerla la podr!a mover1 pero demagnitud suficiente como para *ue puedas medir la fuerza"

.INE-, DE C-0+O E.ECTRICO O UERP-


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Dado *ue el campo el#ctrico es una magnitud vectorial *ue en cada punto delespacio tiene un módulo& dirección $ sentido determinados en función de ladistri)ución de cargas *ue lo crean 9 las fuentes del campo el#ctrico 9 resulta degran utilidad el efectuar una representación gr'fica del campo di)ujando encada punto del espacio un vector cu$a longitud sea proporcional al módulo del

campo el#ctrico en ese punto" Como el espacio est' constituido por infinitospuntos& esta representación ser!a irrealiza)le" +or lo tanto& a fin de o)tener estarepresentación gr'fica se traza un conjunto de l!neas *ue sean tangentes encada punto al vector campo& $ *ue por lo tanto representan la dirección de lafuerza *ue e3perimentar!a una carga positiva si se situara en ese punto" - esteconjunto de l!neas se les denomina l!neas de fuerza"

.E DE COU.O07


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.a primera investigación teórica acerca de las fuerzas el#ctricas entre cuerposcargados fue realizada por C" -" Coulom) en :S?" l llevo a ca)o susinvestigaciones con una )alanza de torsión para medir la variación de la fuerzacon respecto a la separación $ cantidad de carga" .a separación KrL entre doso)jetos cargados se define como la distancia en l!nea recta entre sus

respectivos centros" .a cantidad de carga K*L se puede considerar como eln6mero de electrones o de protones *ue (a$ en e3ceso& en un cuerpodeterminado"

Coulom) encontró *ue la fuerza de atracción o de repulsión entre dos o)jetoscargados es directamente proporcional al cuadrado de las distancias *ue lossepara"

.- UERP- DE -TR-CCIÓN O DE RE+U.,ION ENTRE DO, C-R@-,+UNTU-.E, E, DIRECT-0ENTE +RO+ORCION-. -. +RODUCTO DE .-,DO, C-R@-, E IN=ER,-0ENTE +RO+ORCION-. -. CU-DR-DO DE .-DI,T-NCI- 2UE .-, ,E+-R-"

Esta le$ inclu$e en el sistema matem'tico una constante de proporcionalidadKL *ue inclu$e las propiedades del medio *ue separa a los cuerpos cargados $tiene las dimensiones *ue dicta la le$ de Coulom)"

órmula5

INTEN,ID-D DE C-0+O E.ECTRICO

. (erza *e atraccin o rep(lsin. +

. /onstante *e proporcionali*a*.

q1 /anti*a* *e cara eléctrica. /

q2 /anti*a* *e cara eléctrica 2. /

r2

F = K q

1q2

r2


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+ara medir la magnitud de la intensidad del campo el#ctrico en un punto en elespacio" ,e coloca una carga conocida en ese punto $ se mide la fuerzaresultante" De este modo& la fuerza por unidad de carga es una medida de laintensidad del campo el#ctrico en ese punto" .a desventaja de este m#todo es*ue no parece tener una relación clara con la carga 2 *ue crea el campo"

0ediante la e3perimentación se demuestra r'pidamente *ue la magnitud delcampo el#ctrico *ue rodea un cuerpo cargado es directamente proporcional ala cantidad de carga del cuerpo" Tam)i#n se puede demostrar *ue en lospuntos *ue se alejan cada vez m's de la carga 2& una carga de prue)a *e3perimentar' fuerzas cada vez menores" .a relación e3acta se deduce a la le$de Coulom)"

F =kQq

r2

,ustitu$endo este valor de en la ecuación de en la ecuación se o)tiene"

E= F

q=

kQq

r2

q

E=kQ

r2

Donde k es igual a x10

9

N

m 2

C 2 " .a dirección del campo se aleja de 2 si 2

es positiva $& viceversa& es (acia 2 si 2 es negativa" -(ora tenemos unarelación *ue nos permite calcular la intensidad del campo en un punto sinnecesidad de colocar una segunda carga en ese punto"


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.UVO E.ECTRICO

Cuando (a)lamos de flujo el#ctrico& nos referimos a una superficie la cual seencuentra inmersa en un campo el#ctrico atravesada por las l!neas de fuerza"Dic(a superficie puede ser real o imaginaria& $ el campo el#ctrico es generadopor alguna distri)ución de carga" +or ejemplo& si colocamos una (oja de papelfrente a una carga el#ctrica positiva& sa)emos *ue #sta 6ltima crea un campoel#ctrico en todo el espacio *ue la rodea $ por lo tanto& la (oja de papel ser'atravesada por este campo"

En otras pala)ras espec!ficamente5

En electromagnetismo el flujo el#ctrico& o flujo electrost'tico& es una cantidadescalar *ue e3presa una medida del campo el#ctrico *ue atraviesa unadeterminada superficie& o e3presado de otra forma& es la medida del n6mero del!neas de campo el#ctrico *ue penetran una superficie" ,u c'lculo parasuperficies cerradas se realiza aplicando la le$ de @auss" +or definición el flujoel#ctrico parte de las cargas positivas $ termina en las negativas& $ en ausenciade las 6ltimas termina en el infinito"


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DEN,ID-D DE .UVO

En electromagnetismo& el desplazamiento el#ctrico es un campo vectorial D/r&t1función de la posición r en el espacio $ del tiempo t" Es una generalización delcampo el#ctrico en presencia de un diel#ctrico" - veces tam)i#n se denominacampo de desplazamiento el#ctrico& densidad de flujo el#ctrico o e3citaciónel#ctrica"

En la ma$or parte de los materiales D puede ser calculado como5

D=εE

Donde ε es la permitividad el#ctrica del material& *ue en un medio lineal& no

isótropo es un tensor de segundo orden /una matriz1"

En el vac!o ε=ε0 "


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.E DE @-U,,

+ara cual*uier distri)ución de carga podemosdi)ujar un n6mero infinito de l!neas el#ctricas"Es claro *ue si la separación entre las l!neasser' una indicación est'ndar de la intensidad

del campo& de)emos esta)lecer un l!mite al n6mero de l!neas trazadas por cada situación"

+or ejemplo& consideremos las l!neas del campo dirigidas radialmente (acia

afuera a partir de una carga puntual positiva" Usaremos una la letra N pararepresentar el n6mero de l!neas trazadas" -(ora imaginemos *ue unasuperficie esf#rica rodea la carga puntual a una distancia r de la carga" .aintensidad del campo en cual*uier punto de una esfera as! estar!a dada por

.a elección de ∈0 como la constante de proporcionalidad (a dado por

resultado *ue el n6mero total de l!neas *ue pasan normalmente a trav#s deuna superficie es num#ricamente igual a la carga contenida dentro de la

superficie" -un*ue este resultado se o)tuvo usando una superficie esf#rica& seaplicar' a cual*uier otra superficie" El planteamiento m's general de eseresultado se conoce como .E DE @OU,,"

N =∑ε0 En A=∑q

Esta le$ se utiliza para calcular la intensidad del campo cerca de las superficiesde carga"

.a superficie cerrada empleada para calcular el flujo del campo el#ctrico sedenomina superficie gaussiana"

0atem'ticamente5


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CONC.U,ION

Como vimos& a lo largo de esta unidad pudimos conocer acerca de la ciencia*ue estudia el movimiento $ el flujo de electrones& *ue son las part!culas *ue(acen *ue se pueda generar la energ!a el#ctrica"

=imos *ue a trav#s del tiempo muc(os (om)res de ciencia trataron de e3plicar el fenómeno de la electricidad $ sus e3presiones *ue tiene dentro del am)iente"

Temas )'sicos *ue sin lugar a dudas nos (a dado m's comprensión $ control

so)re cómo funciona la electricidad& so)re cómo interact6a $ so)re cómodiferentes materiales $ situaciones al igual *ue modelos matem'ticos nos dejaver la energ!a es constante en nuestro entorno $ *ue es de muc(a importanciaconocerla para poder tener control so)re ella $ usarla para fines cient!ficos $aplicados al desarrollo $ mejoramiento de la tecnolog!a actual $ futura"

No es un tema f'cil& sin em)argo no es dif!cil de comprender si desde un inicioconocemos su (istoria $ sus fundamentos )'sicos como un fenómeno m's dela naturaleza $ cómo se mezcla con la actividad (umana para diferentes fines"

Trabajo de Investigación. Fisica III

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