Conceptos Fundamentales de Electrostática y Magnetismo
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Comparativa entre Fuerza Eléctrica y Gravitatoria
Existen diferencias fundamentales entre la fuerza eléctrica (Fe) y la fuerza gravitatoria (Fg):
- La Fg es siempre de atracción, mientras que la Fe puede ser tanto de atracción como de repulsión.
- La constante de la gravitación (G) es universal, mientras que la constante eléctrica (K) depende del medio en el que se encuentren las cargas.
Definiciones Fundamentales de Electrostática
El Culombio
Se define el culombio (C) como la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de un conductor durante 1 segundo si la intensidad de corriente es de un amperio.
Intensidad de Campo Eléctrico
La intensidad de campo eléctrico (E), expresada en N/C, es la fuerza eléctrica que actúa sobre la unidad de carga de prueba situada en un punto determinado.
Características de las Líneas de Campo
- Son líneas abiertas: parten de las cargas positivas y entran en las cargas negativas.
- Sus extremos pueden acabar en una de las cargas o en el infinito.
- El número de líneas es proporcional a la intensidad del campo.
- Dos líneas de campo nunca se cortan.
Superficies Equipotenciales
Son la unión de todos los puntos sometidos al mismo potencial eléctrico. Sus características principales son:
- Son siempre perpendiculares a las líneas de campo.
- El trabajo necesario para trasladar una carga de un punto a otro dentro de la misma superficie es cero (0).
El Electronvoltio (eV)
El 1 eV representa el trabajo que hay que realizar para mover la unidad elemental de carga a través de una diferencia de potencial de un voltio.
Magnetismo y Campos Magnéticos
Origen del Magnetismo
Respecto al magnetismo natural, Ampère sugirió en 1823 que este fenómeno está producido por pequeñas corrientes eléctricas presentes en la materia.
El Campo Magnético (B)
El campo magnético es generado por cargas eléctricas en movimiento. Se define como la perturbación que un imán o una corriente eléctrica produce en el espacio que le rodea. Esta perturbación se manifiesta mediante una fuerza magnética que experimenta cualquier otra carga en movimiento o cualquier imán que entre en dicho espacio; sin embargo, una carga en reposo no experimenta esta fuerza.
Definición del Vector B
Existe un campo B en un punto si, al colocar una carga de prueba con una velocidad determinada, esta es desviada por una fuerza que es:
- Proporcional al módulo de la carga.
- Perpendicular a la velocidad.
- Dependiente del ángulo entre la velocidad y el campo magnético.
La Unidad Tesla (T)
El Tesla es la unidad de campo magnético que hace que la fuerza que actúa sobre un culombio de carga, moviéndose a 1 m/s de forma perpendicular al campo, sea de 2 N (según el contexto del texto original).
Trabajo y Teorema de Gauss
Trabajo:
Teorema de Gauss
El Teorema de Gauss establece principios fundamentales sobre el flujo eléctrico. En un conductor en equilibrio electrostático, la carga está distribuida sobre las superficies laterales.
Clasificación de las Sustancias Magnéticas
En la mayoría de las sustancias, los dipolos se encuentran al azar debido al movimiento térmico, por lo que se cancelan entre sí y no presentan magnetismo macroscópico.
Sustancias Paramagnéticas
Son débilmente atraídas por los imanes y sus dipolos se encuentran alineados con el campo externo.
Sustancias Ferromagnéticas
Son fuertemente atraídas por los imanes. Poseen dominios donde los dipolos están alineados. Se distinguen dos tipos:
- Hierro: Se alinea fácilmente; se comporta como imán solo cuando está cerca de otro imán.
- Acero: Sus dominios son difíciles de girar, por lo que, una vez magnetizados, se convierten en imanes permanentes.