electricidad y magnetismo


















Índice.


Unidad 1 electrostática.
1.1 carga eléctrica y sus propiedades.
1.2 Aislantes conductores y semiconductores.
1.3 Ley de coulomb.
1.4 Campo eléctrico.
1.5 Teorema de gauss.
1.6 Potencial eléctrico.
1.7 Capacitancia.







ELECTRISIDAD Y MAGNETISMO.

UNIDAD 1: ELECTROSTATICA.

1.1CARGA ELECTRICA Y SUS PROPIEDADES.

Aunque eldesarrollo tecnológico asociado al uso de fenómenos electromagnéticos se ha dado principalmente a lo largo del siglo XX, las primeras observaciones de fenómenos de atracción eléctrica las realizaron los antiguos griegos. En este tema se definirá el campo eléctrico, qué lo produce (cargas), y cómo predecir lo que sucede cuando varias cargas interactúan (leyes). Antes de definir qué esun campo eléctrico se analizará qué lo produce. Ya en el siglo XIX, se sabía gracias a los experimentos que se habían llevado a cabo que existían unas magnitudes escalares llamadas cargas y que poseían las siguientes propiedades:
− La carga se conserva. La ley o principio de conservación de la carga es una ley fundamental de la naturaleza. La carga total de los objetos quecomponen un sistema no cambia. Puede transferirse carga de unos objetos a otros e incluso pueden generarse nuevas cargas siempre y cuando la cantidad de cargas negativas y positivas producidas sean iguales.
− La carga está cuantificada, es decir, una carga Q cualquiera puede expresarse como N veces (N ∈ N) la carga del electrón e, Q = ± Ne (e= 1,6·10-19 C). La unidad delsistema internacional (SI) de carga es el culombio C. No es habitual observar la cuantificación de la carga porque N es normalmente un número grande.
− La fuerza entre dos cargas puntuales varía de modo inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.



Cuando se frotan entre si dos sustancias diferentes y luego se separan, se dice que ambas se han electrizado, unacon una clase de electricidad y la otra con electricidad distinta. Para ilustrar esto, consideraremos el caso del experimento mostrado en la siguiente figura, donde una barra de caucho se carga por frotamiento con una piel y luego se suspende de un pequeño gancho de alambre, posteriormente se hace lo mismo con una barra de vidrio, que se frota con un pañode seda y luego se suspende, si se acerca una barra de caucho cargada a la barra de caucho de la figura (a) se observa que se repelen, se dice que están cargados negativamente. Normalmente, cada átomo de una sustancia es eléctricamente neutro; en otras palabras, los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga eléctrica.

CARGA ELECTRICA:
Es el exceso odeficiencia de electrones en una sustancia.

Todas las partículas eléctricamente cargadas llevan una carga igual en valor absoluto a una cantidad llamada carga elemental, e. El protón posee una carga +e y el electrón lleva una carga -e. Esta carga elemental equivale a 1,6 x 10-19C. Si se acerca una barra de vidrio cargada a la otra barra de vidrio (b), se repelen, se dice que estáncargadas positivamente, pero si se acerca la barra de vidrio cargada por frotamiento a la de caucho, se atraen, por lo que se concluye:
PRIMERA LEY O LEY CUALITATIVA DE LA ELECTROSTÁTICA:
Las cargas iguales se repelen, las cargas contrarias se atraen.




Cargas eléctricas semejantes se repelen y las diferentes se atraen.

Han habido dos teorías sobresalientes de la electrización: lateoría de un fluido de Benjamín Franklin, al que le debemos los términos más y menos, y electricidad positiva y negativa, y la de los dos fluidos la de Charles Du Fay que establece que, todos los objetos tienen el contenido de cantidades iguales de dos fluidos. La teoría moderna, se basa en el principio de que todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Cada...