Electricidad y Magnetismo: Conceptos Fundamentales y Fenómenos

Electricidad y Magnetismo

q = N x e              N = q / e              e = 1,6 x 10^-19 C                             q: Carga [C]        E: Energía [Joule]

i = q / t                 q = i x t                                 t = q / i                                                 i: Intensidad [A]                   N: n° electrones

R = V / i                                i = V / R                                V = i x R                                               R: Resistencia [Ω]

P = V / i                i = P / V                                V = P / i                                               P: Potencia [W]

P = i²x R              P = V²/ R             P = E / t                                                               V: Voltaje [V]

E = P x horas      Costo = E(kW) x  precio por hora

Fuerzas Magnéticas

Las partículas tienen la capacidad de moverse entre sí (movimiento), esta es una de las diferencias entre electricidad y magnetismo, la existencia de movimiento, por lo general en los electrones. ELECTROMAGNETISMO

Polos Magnéticos

Capacidad de atraer o repeler que tienen entre sí las partículas (sin tocarse). En el magnetismo depende de los extremos del imán. La intensidad depende de la distancia que está en los imanes. En las fuerzas eléctricas se tienen las cargas eléctricas, en las fuerzas magnéticas se tienen los polos magnéticos. Los imanes presentan dos polos, norte y sur. Los polos iguales se repelen, los polos opuestos se atraen. Las diferencias entre cargas eléctricas y magnéticas son que las primeras se pueden aislar y las últimas NO. Otra es que las cargas eléctricas, protones y electrones, son entidades en sí mismos, por lo tanto un grupo no necesita la compañía del otro, a diferencia de las magnéticas que los polos norte y sur no pueden existir sin la presencia del otro, por ejemplo, si se parte un imán en dos, estos dos imanes nuevos tendrán sus respectivos polos.

F = P₁ x P₂ / d²                                                

Fuerza de interacción entre polos, donde P₁ y P₂ son las intensidades y d la distancia entre polos

Campos Magnéticos

El espacio que rodea el imán es el campo magnético. La dirección del campo fuera del imán es del polo norte al polo sur. Cuando las líneas están más cercanas, el campo es más intenso. Cuando se acerca otro imán, los polos quedan alineados con el campo magnético. La relación entre campo magnético y eléctrico se da cuando la carga eléctrica rodeada por un campo eléctrico, se mueve, pasará a rodearse por el campo magnético. Campo eléctrico + movimiento = distorsión = Campo magnético

Los electrones que forman el imán son los encargados de producir el magnetismo, mediante el movimiento entre ellos, el más común es el espín. Si los electrones giran en la misma dirección, el imán es más fuerte. Si giran en sentido contrario, son antagonistas, porque sus campos se anulan. Debido a esto último, la gran mayoría de sustancias no son magnéticas. Ejemplos de sustancias que sus electrones giran en mismo sentido: hierro, níquel y cobalto.

Dominios Magnéticos

Son grupos de átomos adyacentes al campo magnético que se alinean entre sí. Cada dominio está formado por millones de átomos alineados. Los átomos pueden estar ordenados al azar o desordenados, pero al acercar un imán, estos se alinean en dirección a él. Si se parte un imán en dos, quedan con la misma intensidad.

Corrientes Eléctricas y Campos Magnéticos

Una corriente de carga también produce un campo magnético.

Bobinas

Cuando el alambre se curva, las líneas del campo magnético se concentran en el interior de este espiral. Este es un ejemplo de electroimán, donde a mayor corriente, mayor es la intensidad. En los electroimanes superconductores no existe la resistencia eléctrica, por lo tanto no se recalientan, produciendo además campos magnéticos intensos.

Fuerza Magnética sobre Partículas con Carga en Movimiento

Una partícula en reposo no interactúa con un campo magnético estático. Si se mueve la carga, se evidencia el carácter magnético de esta fuerza desviadora. La fuerza máxima se alcanza cuando la partícula se mueve en dirección perpendicular a las líneas del campo magnético. Si están paralelas, las fuerzas se vuelven cero. En cualquier caso la fuerza es perpendicular al campo magnético y a la velocidad de la partícula cargada.

F = q x v x B                                       q: Carga eléctrica                            v: Velocidad                                                                                                     B: Intensidad del campo magnético

Esta fuerza produce desviación.

Medidores Eléctricos

• Galvanómetro: mide la desviación según la cantidad de corriente que pasó, a mayor corriente, mayor desviación.
• Amperímetro: un galvanómetro modificado para medir corriente/amperios.
• Voltímetro: un galvanómetro modificado para medir potencial eléctrico/voltios.