Cargas Electromagneticas

Toda materia está formada por partículas como éstas llamadas átomos. Un átomo a su vez está compuesto por pequeños elementos:

• Protón. Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra localizado en el núcleo.
• Neutrón. No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto con los protones.
• Electrón. Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la  corteza.

Si frotamos un bolígrafo en un trapo de lana y acercamos después este bolígrafo a unos trocitos de papel, podemos comprobar que éstos son atraídos por el bolígrafo. ¿Qué ha ocurrido aquí?

Veamos, el bolígrafo, al igual que el trapo de lana y los trocitos de papel, están compuestos por átomos. Su composición, como ya sabes, es de neutrones y protones en el núcleo y electrones en órbita por la corteza.

• Un átomo en su totalidad tiene carga neutra, ya que posee el mismo número de electrones que de protones.
• Los electrones que se encuentran situados cerca del núcleo están muy unidos a él, pero por el contrario, los electrones más alejados, se encuentran tan poco unidos que se pueden traspasar a otro cuerpo por rozamiento, como es el caso de los electrones del trapo que se pasan al bolígrafo cargando éste con carga negativa.
• También se produce este intercambio por acercamiento, como ha ocurrido con el papel que es atraído por cargas negativas. 

LEY DE COULOMB. 

Como ya se ha dicho cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. Coulomb en 1777 enunció la ley de la Electrostática (electricidad estática) que lleva su nombre (Ley de Coulomb): La intensidad de la fuerza (F) con la cual dos cargas eléctricas puntuales se atraen o se repelen, es directamente proporcional al producto de sus cargas (Q1 y Q2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia(r) que las separan. 

Donde: 

• F: Fuerza expresada en Newtons [N)] 
• Q1 y Q2: Cargas expresadas en Culombios [C] 
• r: Distancia de separación entre las cargas expresada en metros [m] 
• K: Constante= 9 109 Nm2 /C2 para el aire o vacío.

Ley de Ohm 

La resistencia eléctrica es una magnitud que nos indica la dificultad que presenta un cuerpo para conducir la corriente eléctrica. 

Esta depende del material del cuerpo, si es aislante o conductor. Es decir, si permite o no el paso de la corriente eléctrica, y de su forma, cuanto más grueso y más corto mejor pasará la corriente. La fórmula que recoge la resistencia es: 

Cociente entre la longitud y el grosor marcado en metros cuadrados. Este cociente se multiplica por la resistividad que la resistencia opone al conductor por su material. La unidad de la resistencia es el ohmio. 

Dos son las propiedades que distinguen a un conductor: la intensidad y la resistencia. 

Ohm en 1827 enunció una ley que indica la relación entre la intensidad y la resistencia. Esta es la siguiente: el producto de la intensidad por la resistencia nos da la diferencia de potencial entre los dos extremos del conductor. Un Ohmio es la resistencia que ofrece un conductor cuando al instalar entre sus extremos la diferencia de potencial de un voltio circula por él una corriente de intensidad de un amperio. 

Ampliar información:

http://www.educarex.es/pub/cont/com/0019/documentos/pruebas-acceso/contenidos/modulo_IV/ciencias_de_la_naturaleza/4nat05.pdf

Campos Magneticos

La ciencia del magnetismo nació de la observación de que ciertas "piedras", mineral magnetita o
“piedra imán” , Fe4 O3, atraían pedazos de hierro, este fenómeno se lo conoce desde la
antigüedad, la palabra magnetismo viene de la región de Magnesia en el Asia Menor, que es uno
de los lugares en donde se encontraban esas piedras. Uno de los primeros usos de los imanes fue
el de la navegación, que si bien en Occidente comenzó alrededor del año 1000 de nuestra era,
todo indica que en China se lo conocía desde mucho tiempo antes, se aprovecha el hecho de que
otro “imán natural” es la Tierra misma, cuya acción orientadora sobre la aguja magnética de una
brújula se ha conocido desde tiempos antiguos.

El hecho de que las fuerzas magnéticas sean fuerzas de acción a distancia permite recurrir a la idea física de campo para describir la influencia de un imán o de un conjunto de imanes sobre el espacio que les rodea.

Líneas de fuerza del campo magnético 

Al igual que en el caso del campo eléctrico, se recurre a la noción de líneas de fuerza para representar la estructura del campo. En cada punto las líneas de fuerza del campo magnético indican la dirección en la que se orientaría una pequeña brújula situada en tal punto. Así las limaduras de hierro espolvoreadas sobre un imán se orientan a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético correspondiente y el espectro magnético resultante proporciona una representación espacial del campo. Por convenio se admite que las líneas de fuerza salen del polo Norte y se dirigen al polo Sur.

La intensidad del campo magnético

Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad de campo. Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético, indican la dirección y el sentido de la intensidad del campo B.

La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción magnética, o campo se representa por la letra B y es un vector tal que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente. La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimentase una fuerza magnética de 1 newton.

Movimiento de partículas en un campo magnético estacionario

Los campos eléctricos y magnéticos desvían ambos las trayectorias de las cargas en movimiento, pero lo hacen de modos diferentes. Una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico E, como el producido entre las dos placas de un condensador plano dispuesto horizontalmente sufre una fuerza eléctrica Fe en la misma dirección del campo E que curva su trayectoria. Si la partícula alcanza el espacio comprendido entre las dos placas según una dirección paralela, se desviará hacia la placa positiva (+) si su carga es negativa y hacia la placa negativa (-) en caso contrario, pero siempre en un plano vertical, es decir, perpendicular a ambas placas. Dicho plano es el definido por los vectores E y v Si las dos placas del condensador se sustituyen por los dos polos de un imán de herradura, la partícula sufre una fuerza magnética Fm que según la regla de la mano izquierda es perpendicular a los vectores v y B. En este caso la trayectoria de la partícula cargada se desvía en el plano horizontal. Si combinamos la fuerza eléctrica y la magnética actuando simultáneamente sobre una partícula de carga q , moviéndose con velocidad v.

Fuerza sobre una carga

De la observación experimental de lo que le sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético se desprende lo siguiente: si la carga estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza; sin embargo, si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magnética F m se está ejerciendo sobre ella.

Fuerza de Lorentz

Del estudio experimental de este fenómeno se deduce que:

• ƒ Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.
• ƒ Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q. ƒ Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.
• ƒ La dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores B y v. 

Dirección y sentido de la fuerza de Lorentz

Dado que F m, v y B pueden ser considerados como vectores, es necesario además reunir en una regla lo relativo a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector F m es perpendicular al plano formado por los vectores v y B y su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a B (por el camino más corto). 

Visualizar:

file:///C:/Users/Family/Documents/UNDECIMO/blog/Campo%20magn%C3%A9tico-.pdf

http://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo4.pdf