Electricidad
Páginas: 175 (43563 palabras)
Publicado: 6 de febrero de 2010
Facultad de Ingeniería
Instituto de Ciencias Básicas
TÓPICOS DE
“ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO”
(Primera Versión)
(Incluye 110 problemas resueltos)
Julio Pozo Pérez y Rosa María Chorbadjian 2006
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
INDICE CAPÍTULO I: FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO…………………...…03 1.1. Cargaeléctrica……………………………………………………...………….…………03 1.2. Conductores y aisladores………………………………………………………………...04 1.3. Fuerza eléctrica (Ley de Coulomb)...……………………………………………………04 1.4. Densidad de carga eléctrica……………………………………………………………...05 1.5. Campo Eléctrico…………………………………………………………………………07 1.6. Líneas de fuerza………………………………………………………………………….09 1.7. Problemas Resueltos…………………………………………………..…………..……...11 CAPÍTULO II: LEY DE GAUSS………………………………………….……………....28 2.2. Ley de Gauss…………………………………………………………………………....282.1. Flujo eléctrico……………………………………………………………………...........28 2.3 Problemas Resueltos……………………………………………………………………29 CAPÍTULO III: EL POTENCIAL ELÉCTRICO………………………..……………...47 3.1. Definición de diferencia de potencial………………………………………..…………47 3.2. Cálculo del potencial eléctrico a partir del campo eléctrico…………………….……...48 3.3. Potencial de una carga puntual…………………………………………………….…...48 3.4. Potencialdebido a una distribución de carga……………………………………..........49 3.5. Determinación del campo eléctrico a partir del potencial……………………….….….51 3.6. Problemas Resueltos ……………………………………………………………….….55 CAPÍTULO IV: CONDENSADORES Y DIELECRICOS CAPÍTULO V: CIRCUITOS ELÉCTRICOS CAPÍTULO VI: EL CAMPO MAGNÉTICO CAPÍTULO VII: LEY DE AMPERE - LEY DE BIOT-SAVART CAPÍTULO VIII: LEY DE FARADAY CAPÍTULO IX: INDUCTANCIACAPÍTULO X: PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA CAPÍTULO XI: ECUACIONES DE MAXWELL 2
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
CAPÍTULO I FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO
1.1. Carga eléctrica La carga eléctrica en sí durante el proceso de frotamiento no se crea, sólo existe una transferencia de carga negativa (electrones), de la lana a la ebonita. Porconsiguiente, la ebonita queda cargada negativamente y la lana positivamente. Una observación experimental es que cuerpos con cargas de igual signo se repelen y con cargas de signos distintos se atraen (Ley de polaridad). La materia se compone de átomos y éstos a su vez de electrones, protones, neutrones y otras partículas que son de menor importancia en electrostática. Los átomos son eléctricamenteneutros. Los electrones son partículas cargadas negativamente, los protones son partículas con cargas positivas. El átomo tiene igual número de electrones que de protones. Cuando decimos que un objeto está cargado, lo que queremos decir es que tiene un exceso de carga; que puede ser positiva (deficiencia de electrones) o negativa (exceso de electrones). Experimentalmente se observa que "la carga netaen un sistema cerrado se conserva", esto es el enunciado del principio de la conservación de la carga. En el siglo pasado se creía que la carga eléctrica era un fluido continuo, pero a principios de este siglo, se descubrió que la carga eléctrica está dada en unidades o paquetes de cargas separadas, y esta propiedad de la carga eléctrica se conoce como "cuantización de la carga". Esta cargabásica es la carga del electrón que se representa simbólicamente por e , y su valor está dado e = 1.60206 × 10 -19 [Coulomb]. Notación: las cargas macroscópicas se representan por q o Q y equivalen a N e donde N es un número entero. 3
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
1.2. Conductores y aisladores Respecto al comportamiento eléctrico, los materiales puedenclasificarse en general en dos clases: conductores y aisladores (dieléctricos) de la electricidad. Los conductores son substancias metálicas, como el cobre, plata, fierro, etc., que contienen un gran número de portadores de carga libre. Estos portadores de carga (generalmente electrones) se mueven libremente en el conductor. Los dieléctricos,...
Instituto de Ciencias Básicas
TÓPICOS DE
“ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO”
(Primera Versión)
(Incluye 110 problemas resueltos)
Julio Pozo Pérez y Rosa María Chorbadjian 2006
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
INDICE CAPÍTULO I: FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO…………………...…03 1.1. Cargaeléctrica……………………………………………………...………….…………03 1.2. Conductores y aisladores………………………………………………………………...04 1.3. Fuerza eléctrica (Ley de Coulomb)...……………………………………………………04 1.4. Densidad de carga eléctrica……………………………………………………………...05 1.5. Campo Eléctrico…………………………………………………………………………07 1.6. Líneas de fuerza………………………………………………………………………….09 1.7. Problemas Resueltos…………………………………………………..…………..……...11 CAPÍTULO II: LEY DE GAUSS………………………………………….……………....28 2.2. Ley de Gauss…………………………………………………………………………....282.1. Flujo eléctrico……………………………………………………………………...........28 2.3 Problemas Resueltos……………………………………………………………………29 CAPÍTULO III: EL POTENCIAL ELÉCTRICO………………………..……………...47 3.1. Definición de diferencia de potencial………………………………………..…………47 3.2. Cálculo del potencial eléctrico a partir del campo eléctrico…………………….……...48 3.3. Potencial de una carga puntual…………………………………………………….…...48 3.4. Potencialdebido a una distribución de carga……………………………………..........49 3.5. Determinación del campo eléctrico a partir del potencial……………………….….….51 3.6. Problemas Resueltos ……………………………………………………………….….55 CAPÍTULO IV: CONDENSADORES Y DIELECRICOS CAPÍTULO V: CIRCUITOS ELÉCTRICOS CAPÍTULO VI: EL CAMPO MAGNÉTICO CAPÍTULO VII: LEY DE AMPERE - LEY DE BIOT-SAVART CAPÍTULO VIII: LEY DE FARADAY CAPÍTULO IX: INDUCTANCIACAPÍTULO X: PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA CAPÍTULO XI: ECUACIONES DE MAXWELL 2
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
CAPÍTULO I FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO
1.1. Carga eléctrica La carga eléctrica en sí durante el proceso de frotamiento no se crea, sólo existe una transferencia de carga negativa (electrones), de la lana a la ebonita. Porconsiguiente, la ebonita queda cargada negativamente y la lana positivamente. Una observación experimental es que cuerpos con cargas de igual signo se repelen y con cargas de signos distintos se atraen (Ley de polaridad). La materia se compone de átomos y éstos a su vez de electrones, protones, neutrones y otras partículas que son de menor importancia en electrostática. Los átomos son eléctricamenteneutros. Los electrones son partículas cargadas negativamente, los protones son partículas con cargas positivas. El átomo tiene igual número de electrones que de protones. Cuando decimos que un objeto está cargado, lo que queremos decir es que tiene un exceso de carga; que puede ser positiva (deficiencia de electrones) o negativa (exceso de electrones). Experimentalmente se observa que "la carga netaen un sistema cerrado se conserva", esto es el enunciado del principio de la conservación de la carga. En el siglo pasado se creía que la carga eléctrica era un fluido continuo, pero a principios de este siglo, se descubrió que la carga eléctrica está dada en unidades o paquetes de cargas separadas, y esta propiedad de la carga eléctrica se conoce como "cuantización de la carga". Esta cargabásica es la carga del electrón que se representa simbólicamente por e , y su valor está dado e = 1.60206 × 10 -19 [Coulomb]. Notación: las cargas macroscópicas se representan por q o Q y equivalen a N e donde N es un número entero. 3
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”
J.Pozo y R.M. Chorbadjian.
1.2. Conductores y aisladores Respecto al comportamiento eléctrico, los materiales puedenclasificarse en general en dos clases: conductores y aisladores (dieléctricos) de la electricidad. Los conductores son substancias metálicas, como el cobre, plata, fierro, etc., que contienen un gran número de portadores de carga libre. Estos portadores de carga (generalmente electrones) se mueven libremente en el conductor. Los dieléctricos,...
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