Apunte campo

Física General ICF – 100. Ciclo Básico de Ingeniería Civil

CAMPO GRAVITATORIO, ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO

Walter Lebrecht, Jaime Cartes, Alfonso Llancaqueo, Carlos Abarzúa y Francisco Peña. Departamento de Ciencias Físicas Universidad de La Frontera, Temuco-Chile. lebrecht@ufro.cl, jcartes@ufro.cl, allanca@ufro.cl, cabarzua@ufro.cl, fcampos@ufro.cl

1.     

Objetivos: Comprender que elconcepto de campo define un marco conceptual apropiado para describir y predecir fenómenos gravitatorios, eléctricos y magnéticos. Identificar a la masa gravitatoria como fuente generadora del campo gravitatorio y carga eléctrica como fuentes del campo eléctrico y campo magnético. Identificar a los campos gravitatorio, eléctrico y magnético, como ejemplos de un campo vectorial que satisface elprincipio de superposición. Aprender procedimientos de cálculo y aplicación de los conceptos de campo gravitatorio, campo eléctrico y campo magnético a problemas. Comprender y explicar situaciones aplicando apropiadamente de los conceptos de campo gravitatorio, campo eléctrico y campo magnético. Fenómenos electromagnéticos y el concepto de campo

2.

Las interacción electromagnética, es la mejorcomprendida de la naturaleza y probablemente la más importante para la vida cotidiana. La mayoría de los fenómenos que observamos incluyendo los procesos químicos y biológicos son el resultado de interacciones electromagnéticas entre átomos y moléculas. Al estudiar los fenómenos electromagnéticos, abandonamos la región de la naturaleza, en que las cosas se pueden tocar. Son fenómenos cuyo origenno se observa fácilmente porque la materia es neutra y la explicación teórica de estos fenómenos requiere del concepto de campo. La teoría del electromagnetismo es una teoría de campos, y es el ejemplo más desarrollado, mejor conocido, que establece un modelo apropiado para explicar las interacciones (fuerzas) entre partículas. Hace más 200 años, los campos eléctricos y magnéticos se considerabanindependientes, pero las investigaciones de Oersted, Faraday, Ampere y otros, mostraron que estos dos campos dependían uno del otro, siendo “casi” perfectamente duales. Esta dualidad persiste, porque existen cargas eléctricas, pero hasta donde se sepa, no existen cargas magnéticas (monopolos). El estudio de la electricidad nació con la observación, conocida ya por los Griegos, que un trozo deámbar frotado atrae pedacitos de paja, mientras que el estudio del magnetismo se remonta a la observación, que piedras de magnetita atraen al hierro. Los estudios de estos dos fenómenos se desarrollaron independientemente hasta 1820, cuando Oersted (1777-1851) encontró una relación entre éstos al observar que la corriente eléctrica en un alambre puede afectar la aguja magnética de una brújula. Lateoría del electromagnetismo fue desarrollada por muchos investigadores, siendo uno de los más importantes Michael Faraday (1791-1867), pero fue James Clerk Maxwell (1831-1879) quién estableció las leyes del electromagnetismo en la forma que actualmente se conoce. Estas leyes llamadas ecuaciones de Maxwell juegan en el electromagnetismo el mismo papel que las leyes de Newton del movimiento y de lagravitación universal. Su alcance es notable, ya que permitieron explicar que la luz es de naturaleza electromagnética, unificando la óptica y el electromagnetismo. Además, desarrollar muchas aplicaciones tecnológicas tales como, motores, radio, televisión, computadores, radar, ciclotrones, telescopios, etc. El propósito principal de esta unidad del curso de Física General, es presentar una descripciónde los fenómenos electromagnéticos y gravitatorios básicos, mediante el concepto de campo, y su aplicación para la comprensión de situaciones y experimentos considerados como esenciales en el desarrollo de la física y aplicaciones tecnológicas.

Profesores: C. Abarzúa; J. Cartes; W. Lebrecht; A. Llancaqueo; F. Peña.

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