CAMPO ELCTRICO, CAMPO MAGNTICO E elctrico, campo magntico e induccin electromagntica. 1 fsica tema 3. ... fsica esquema de la unidad. 11.. campocampoelectrico electrico.. 1

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  • CAMPO ELCTRICO, CAMPO MAGNTICO E CAMPO ELCTRICO, CAMPO MAGNTICO E INDUCCIN ELECTROMAGNTICA.INDUCCIN ELECTROMAGNTICA.

    1

    Fsica

    TEMA 3.

    2 Bachillerato.Fsica

    ESQUEMA DE LA UNIDAD.ESQUEMA DE LA UNIDAD.

    1.1. CAMPOCAMPO ELECTRICOELECTRICO..

    1. LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON.2. EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS.3. ENERGA POTENCIAL Y POTENCIAL ELECTROSTTICO.4. LNEAS DE FUERZA Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES.5. RELACIONES ENTRE EL CAMPO Y EL POTENCIAL ELECTROSTTICO.6. TEOREMA DE GAUSS.

    2.2. CAMPOCAMPOMAGNETICOMAGNETICO..

    1. MOVIMIENTOS DE CARGAS ELCTRICAS BAJO CAMPOS MAGNTICOS UNIFORMES.

    Fsica

    2

    1. MOVIMIENTOS DE CARGAS ELCTRICAS BAJO CAMPOS MAGNTICOS UNIFORMES.2. FUERZAS MAGNTICAS SOBRE CORRIENTES ELCTRICAS.3. CAMPOS MAGNTICOS DEBIDOS A CARGAS EN MOVIMIENTO.4. FUERZAS MAGNTICAS ENTRE DOS CONDUCTORES RECTILNEOS.5. LA LEY DE AMPRE.6. MAGNETISMO NATURAL.

    3.3. INDUCCININDUCCIN ELECTROMAGNETICAELECTROMAGNETICA..

    1. FLUJO MAGNTICO.2. LAS LEYES DE FARADAY-HENRY Y DE LENZ.3. PROPIEDAD DE UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ SINUSOIDAL.4. GENERADORES DE CORRIENTE.5. MOTORES ELCTRICOS.6. PRODUCCIN DE ENERGA ELCTRICA.7. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIN DE ENERGA ELCTRICA.

  • 1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON.1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON.

    F

    F

    r

    ru

    m1

    m2

    Fuerza gravitatoria entre dos masas

    Todos los cuerpos se atraen con una fuerzaproporcional a su masa e inversamente

    proporcional al cuadrado de la distancia

    entre ellos

    Ley de la gravitacin universal de Newton

    umm

    GF 21

    =

    Fsica

    3

    F

    F

    Fuerza gravitatoria entre dos masasrur

    mmGF 2

    21 =

    La fuerza entre dos cargas elctricaspuntuales q1 y q2 es directamente

    proporcional al producto de ellas e

    inversamente proporcional al cuadrado

    de la distancia r que las separa

    Ley de Coulomb

    rurqq

    KF 221

    =

    r

    ru

    -+

    Fuerza elctrica entre dos cargas puntuales

    Hay dos tipos de cargas elctricas: positiva y negativa.

    Cargas elctricas del mismo tipo se repelen, y cargas elctricas de distinto tipo se atraen.

    Siempre se presentan a pares, tienen igual modulo y direccin pero sentidos opuestos.

    1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON (II)1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON (II)Valor de la constante dielctrica o permitividad del medioValor de la constante dielctrica o permitividad del medioValor de la constante dielctrica o permitividad del medioValor de la constante dielctrica o permitividad del medio

    En la frmula de la ley de Coulomb, K es una constante cuyo valor depende delmedio en el que se encuentran las cargas y es el vector unitarioru

    rurqq

    KF 221

    = rur

    qq4

    1F 2

    21

    = donde es la constante dielctrica o

    permitividad del medio

    La ley de Coulomb solo es vlida para cargas puntuales o puntiformes, es decir, paraaquellas cuyo tamao es mucho menor que la distancia que las separa

    Fsica

    4

    aquellas cuyo tamao es mucho menor que la distancia que las separa

    21212 mNC10.85,8K41

    00

    =

    = Para el vaco, el valor de es:

    Valores de K (N m2 C2)

    Vaco 9.10 9

    Vidrio 1,29.10 9

    Glicerina 1,61.10 8

    Agua 1,11.10 8

    La unidad de carga elctrica en el Sistema Internacional es el

    culombio (C).

    1 C equivale a la carga de 6,251018

    electrones.

    La carga del electrn es: -1,601910-19 C.

  • 1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON (III)1.1 LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON (III)Analogas y diferencias entre las leyes de Newton y CoulombAnalogas y diferencias entre las leyes de Newton y CoulombAnalogas y diferencias entre las leyes de Newton y CoulombAnalogas y diferencias entre las leyes de Newton y Coulomb

    A N A L O G I A S D I F E R E N C I A S

    La fuerza gravitatoria est asociadaa la masa; la fuerza elctrica a lacarga

    Su expresin matemtica es anloga

    Describen fuerzas que son propor-cionales a la magnitud fsica queinteracciona: las masas en lasfuerzas gravitatorias, las cargas en

    La fuerza gravitatoria es de atraccin(solo hay un tipo de masa); la

    Fsica

    5

    fuerzas gravitatorias, las cargas enlas elctricas

    En ambas leyes, las fuerzas son in-versamente proporcionales al cua-drado de la distancia

    Tanto las fuerzas gravitatorias comolas elctricas son fuerzascentrales, es decir, actan en ladireccin de la recta que une lasmasas o las cargas, respectiva-mente

    (solo hay un tipo de masa); lafuerza elctrica puede ser deatraccin o de repulsin (hay dostipos de cargas)

    La constante G no depende delmedio; el valor de la constante Kdepende del medio en el que estnlas cargas

    El valor de G es muy pequeo frentea K: la interaccin gravitatoria esmucho ms dbil que la elctrica

    1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS.1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS.

    El campo elctrico. Vector intensidad de campo elctricoEl campo elctrico. Vector intensidad de campo elctricoEl campo elctrico. Vector intensidad de campo elctricoEl campo elctrico. Vector intensidad de campo elctrico

    Llamamos campo elctrico a la perturbacin que un cuerpo produce en elespacio que lo rodea por el hecho de tener carga elctrica.

    Cuando otra carga elctrica se sita en esta regin del espacio, interacciona con elcampo y experimenta una fuerza elctrica.

    Se define en cada punto del espacio un vector , denominado intensidad de campoE

    Fsica

    6

    Se define en cada punto del espacio un vector , denominado intensidad de campoelctrico, mediante la relacin:

    E

    'qFE

    =

    La unidad de intensidad del campo elctrico es N/C . Si la carga q fuera +1 C,resultara que la fuerza sobre ella sera igual al campo

    La intensidad del campo elctrico en un punto es igual a la fuerza sobre la La intensidad del campo elctrico en un punto es igual a la fuerza sobre la unidad de carga elctrica positiva situada en ese puntounidad de carga elctrica positiva situada en ese punto

  • 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS(II)1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS(II)

    Campo elctrico creado por una carga puntualCampo elctrico creado por una carga puntualCampo elctrico creado por una carga puntualCampo elctrico creado por una carga puntual

    +

    P

    E Sea un campo elctrico creado por

    una carga puntual q

    Si en un punto P a una distancia r dela carga q, situamos una cargatestigo q, y el campo ejerce sobre ella

    Fsica

    7

    Por tanto, la intensidad del campo elctrico ser:

    +q

    rutestigo q, y el campo ejerce sobre ellauna fuerza F, la intensidad delcampo elctrico ser:

    ==

    ru

    r

    'qqK

    'q1

    'qFE

    2

    rur

    qKE

    2

    =

    1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS (III)(III)

    Aplicacin al clculo de la intensidad del campo elctricoAplicacin al clculo de la intensidad del campo elctricoAplicacin al clculo de la intensidad del campo elctricoAplicacin al clculo de la intensidad del campo elctrico

    zCalcula la intensidad del campo elctrico creado por una carga de 12 C en un

    punto P situado a 2 dm de la carga en el vaco. Qu fuerza actuara sobre unacarga de 2 C situada en el punto P?

    + +E

    F Intensidad del campo:

    10.12q 66

    9

    Fsica

    8

    +

    q = +12 C

    +

    q = +2 C

    2 dm

    =E( ) C/N10.7,210.2

    10.1210.9

    r

    qK 6

    1

    69

    22==

    Fuerza sobre una carga de 2 C:

    F= q E = 2.10 6 . 2,7.10 6 = 5,4 N

  • 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS (IV)(IV)

    Clculo de la fuerza e intensidad de campo elctrico en un puntoClculo de la fuerza e intensidad de campo elctrico en un puntoClculo de la fuerza e intensidad de campo elctrico en un puntoClculo de la fuerza e intensidad de campo elctrico en un punto

    Una carga de 6 C se encuentra en el punto (0, 0). Calcula:a) La intensidad del campo elctrico en el punto P(4, 3)b) La fuerza electrosttica sobre una carga de 1 C situada en P. Las distancias

    estn expresadas en metros

    a) La intensidad del campo elctrico en el punto P(4,3):

    q 10.6 6

    P(4, 3)

    E

    Fsica

    9

    b) La fuerza elctrica sobre la carga de 1 C situada en P es:

    CNr

    qKE /10.2,2

    25

    10.610.9 3

    69

    2===

    | F | = q E = 10 6 . 2,2.103 N/C = 2,2.103 N F

    q = 6 C

    q = 1 C

    P(4, 3)

    q = 6 C

    P(4, 3)

    1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS (V)(V)

    Principio de superposicinPrincipio de superposicinPrincipio de superposicinPrincipio de superposicin

    +P

    dq

    q1 Pq2

    iru

    iE

    S I S T E M A D I S C R E T O S I S T E M A C O N T I N U O

    r

    Ed

    Fsica

    10

    dqd

    q3

    qi

    ir

    =+++=

    iEE...EEE n21

    =

    =n

    i 1r i2

    i

    i ur

    qKE

    rur

    dqKEd

    2

    =

    == r2 ur

    dqKEdE

    La intensidad del campo elctrico en un punto debido a un sistema discreto de cargas es igual a la suma de las intensidades de los campos debidos a

    cada una de ellas

    En un sistema continuo, la carga se distribuye en un volumen determinado

    ru

  • 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS 1.2 EL CAMPO ELECTROSTTICO COMO CAMPO DE FUERZAS (VI)(VI)

    Campo elctrico uniformeCampo elctrico uniformeCampo elctrico unifor

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