Fisica

ELECTROMAGNETISMO: LEYES FUNDAMENTALES
Estas leyes que vamos a utilizar en la resolución de los problemas de aplicaciones prácticas del electromagnetismo, son las siguientes:

1º.- Fuerza sobre una partícula cargada en un campo eléctrico. De acuerdo con la definición de intensidad de campo eléctrico, la fuerza que actúa sobre una partícula cargada con una carga q en un campo eléctrico E,vendrá dada

Con un módulo

Con una dirección: la de

Con un sentido igual al del campo si q es positiva y el contrario si es negativa.







2º.- Aspectos energéticos del campo eléctrico.- Recordemos que, el campo eléctrico, lo mismo que el gravitatorio, es un campo conservativo, por lo que podremos hablar de valores de energía potencial eléctrica. El hecho de ser conservativo, nospermite escribir que:
WF del campo eléctrico = -  Epotencial eléctrica y, por tanto






o lo que es lo mismo

Y, recordando las definiciones de intensidad de campo eléctrico y de potencial eléctrico. Podemos escribir la expresión anterior dividida por la unidad de carga eléctrica q:


De donde, la componente del campo eléctrico en la dirección de dr será


Si generalizamos, lascomponentes del vector campo eléctrico a lo largo de los tres ejes de coordenadas serán:


Si en determinados casos concretos el campo eléctrico es uniforme (como el que existe entre las placas de un condensador plano) y, se dirige a lo largo del eje x, podemos escribir:
o

Si los puntos 1 y 2 están situados en las placas del condensador plano, podemos escribir:

Siendo d la distanciaentre las placas.
















Cuando tenemos un sistema de partículas cargadas y, deseamos razonar energéticamente, debemos delimitar el sistema y, especificar si existen o no fuerzas exteriores, así como considerar si todas las fuerzas interiores son o no conservativas. Si se trata de un sistema AISLADO (no interacciona con el exterior) y, todas las fuerzas interiores sonconservativas (eléctricas o gravitatorias) el principio de conservación de la energía podemos escribirlo:

Ec + Ep eléctrica + Ep gravit. = 0

Si sólo actúan las fuerzas eléctricas (o las gravitatorias son despreciables) la expresión anterior quedará:

Ec + Epe= 0 Ec = - Ep

Que, teniendo en cuenta la definición de potencial eléctrico:

Ec = - (Ep2 – Ep1) = -q ( V2 – V1)

Luego, laenergía cinética que gana una carga eléctrica al ser acelerada entre dos puntos del campo eléctrico, es igual a q multiplicado por la diferencia de potencial entre esos dos puntos.
3º Fuerza magnética sobre carga móvil ( Fuerza de Lorentz). Cuando una partícula cargada con una carga q penetra en un campo magnético B, dotada de una velocidad v sobre ella aparece una fuerza magnética que viene dadapor la expresión:


de módulo

De sentido perpendicular al plano que contiene v y B. de sentido el de avance del tornillo que haga girar v sobre B (si q es + y el contrario si es -).











Como vemos, la fuerza magnética sobre una partícula cargada móvil, es siempre perpendicular a la velocidad, por lo que sólo actuará como centrípeta, no aumentando nunca de módulo del vectorvelocidad.

4º.- Fuerza magnética sobre un hilo conductor por el que circula corriente. Si disponemos de un hilo conductor por el que circula la corriente I, situado en un campo magnético constante B, sobre dicho hilo aparece una fuerza de origen magnético, ya que la corriente supone el movimiento de cargas eléctricas en un determinado sentido. Esta fuerza vendrá dada por:


Siendo l lalongitud del hilo que, consideraremos un vector de módulo la longitud del hilo, de dirección la del conductor y de sentido el de la corriente. Por tanto, la fuerza magnética tendrá:
Módulo

Dirección perpendicular al plano determinado
Por los vectores l y B
Sentido el de avance del tornillo que gire l sobre B







Si, en lugar de tratarse de un tramo...