Unidades de Carga

El culombio se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de la sección de un conductor durante un segundo cuando la intensidad de la corriente que pasa por él es de un amperio. El valor, en culombios, de las cargas elementales es:

Electrón: e = -1.6 * 10^-19 C; Protón: p = +1.6 * 10^-19 C

Principio de Superposición

Si una carga está sometida simultáneamente a varias fuerzas independientes, la fuerza resultante se obtiene sumando vectorialmente dichas fuerzas.

(Fórmula)

Aplicaciones del Principio de Superposición:

1. Se toma como origen del sistema de ejes cartesianos la carga que está sometida a la fuerza resultante que deseamos calcular.
2. Se dibuja el diagrama de las fuerzas que vamos a sumar.
3. Se halla el módulo de cada una de estas fuerzas por separado, como si no existieran las demás.
4. Se hace la descomposición cartesiana de aquellas fuerzas cuya dirección no coincida con los ejes cartesianos.
5. Se halla la resultante de las fuerzas situadas sobre cada eje.
6. Se aplica el Teorema de Pitágoras para hallar la fuerza total.

Campo Eléctrico

Se dice que hay un campo eléctrico en un punto cuando al colocar un cuerpo cargado en dicho punto se ejerce sobre él una fuerza de origen eléctrico.

Propiedades:

El campo eléctrico es central (ya que está dirigido hacia o desde el punto donde se encuentra la carga que lo crea) y se rige por la Ley de Coulomb:

F = K u

Intensidad del Campo Eléctrico

Se define la intensidad del campo eléctrico en cualquier punto como la fuerza eléctrica que actúa sobre una unidad de carga de prueba positiva colocada en ese punto. Se representa por E.

E = = K Ur

Potencial Eléctrico

Se llama potencial eléctrico en un punto A al trabajo que hay que realizar para trasladar la unidad de carga positiva desde el infinito hasta dicho punto.

Va =

Diferencia de Potencial Eléctrico entre dos Puntos

Se llama diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un campo al trabajo por el campo realizado para trasladar la unidad de carga positiva desde un punto al otro punto:

Vb – Va = KQ ( ) V

Potencial e Intensidad del Campo Eléctrico

Comparando las expresiones de la intensidad del campo y del potencial en un punto se obtiene:

V = . El potencial aumentará cuando disminuye la intensidad del campo.

Campo Magnético

Se llama magnético a un espacio que rodea a un imán en el cual se ejercen efectos magnéticos sobre limaduras de hierro, sobre una brújula o sobre otros imanes. El campo magnético viene determinado por el vector B (intensidad del campo magnético). El vector B en un punto del espacio se puede definir como la fuerza magnética que se ejerce sobre un objeto de prueba adecuado colocado en dicho punto. El objeto de prueba es una partícula cargada que se mueve con velocidad v. Existe un campo magnético B en un punto, si una carga de prueba que se mueve con una velocidad v por ese punto es desviada lateralmente por una fuerza. El módulo de esta fuerza cambia al variar el módulo de la velocidad.

1. La fuerza magnética es perpendicular al plano definido por v y B.
2. La fuerza sobre una carga positiva tiene sentido opuesto al de la fuerza que actúa sobre una carga negativa que se mueve en el mismo sentido en el mismo campo: de aquí se deduce:

; o en forma vectorial: F = q (v x B).

Inducción del campo magnético en un punto es la fuerza que ejerce el campo sobre una unidad de carga que se mueve con una unidad de velocidad en dirección perpendicularmente al campo:

B = T (Tesla).

Campo Magnético Creado por una Corriente Circular

En ocasiones los conductores son arrollados formando una bobina con el fin de aumentar el valor del campo magnético en su interior. Su inducción total será la suma de las inducciones debidas a todos los elementos de corriente en que se puede descomponer la espira. En este caso dl y Ur son perpendiculares. Por tanto, sen α = 1. La distancia r de cada elemento de corriente al centro de la espira es constante:

B = =

Fuerza de un Campo Magnético sobre una Carga Móvil. Ley de Lorentz

Si en el interior de un campo se coloca una carga q⁺ y se la deja inmóvil, se observará que el campo no ejerce ninguna fuerza sobre ella, cualquiera que sea el punto donde se coloque. Si en lugar de dejarla en reposo se lanza con cierta velocidad, se observa:

1. Si se lanza en la dirección del campo, tampoco experimenta ninguna fuerza magnética.
2. Si se lanza de manera que la velocidad sea perpendicular a la dirección del campo y a la dirección del movimiento de la partícula, de forma que los vectores B, f y v forman un triedro trirrectángulo. Cuando una carga móvil, pues, se mueve con una velocidad v dentro de un campo magnético B, se encuentra sometida a una fuerza F. Ley de Lorentz: F = q v B senα; F = q (v x B) (vectorialmente)

Ley de Ampère

Aplicación de la Ley de Ampère. Campo Magnético Creado por un Solenoide en su Interior

Un solenoide está formado por una serie de espiras colocadas paralelamente unas a otras. Por tanto, circulará por ellas la misma corriente y en el mismo sentido. Un solenoide se comporta como un imán y el campo magnético en su interior se deduce a partir de la Ley de Ampère:

B = .

Para aumentar el valor de este campo colocamos en el interior del solenoide, como núcleo, una sustancia de elevada permeabilidad magnética, como es el caso del hierro, y se forma un electroimán, cuyo campo magnético viene dado por:

B = =