Principios Esenciales de Electricidad y Magnetismo: Preguntas y Respuestas Clave

Conceptos Fundamentales de Electricidad y Magnetismo

Este documento presenta una serie de preguntas y respuestas clave sobre los principios básicos de la electricidad y el magnetismo, abarcando desde la electrostática hasta los campos magnéticos y los condensadores. Cada punto ha sido revisado para asegurar la precisión conceptual y la claridad.

1. Introducción a la Electricidad y Carga Eléctrica

1. 1. ¿Quién fue el primero en observar las manifestaciones de la electricidad al frotar el ámbar?
   Respuesta: Tales de Mileto.
2. 2. Cuando un cuerpo A es frotado por un cuerpo B y este último queda con déficit de electrones, ¿qué se dice de B?
   Respuesta: Le transfirió los electrones al cuerpo A.
3. 3. En el proceso de frotamiento de un cuerpo con otro, ¿qué tipo de transferencia ocurre?
   Respuesta: Electrones.
4. 4. Las cargas eléctricas que adquieren los cuerpos pueden ser:
   Respuesta: De dos tipos diferentes (positivas y negativas).
5. 5. Si la esfera de un electroscopio cargado con electricidad negativa se toca con un cuerpo cargado de electricidad positiva, ¿qué ocurre con sus laminillas?
   Respuesta: Se juntan.
6. 6. En las interacciones eléctricas, ¿qué tipos de fuerzas se llevan a cabo?
   Respuesta: Fuerzas repulsivas y atractivas.

2. Leyes Fundamentales de la Electrostática

7. 7. Cualquier carga eléctrica se presenta siempre en cantidades enteras de una unidad fundamental. ¿Cómo se conoce este hecho?
   Respuesta: Cuantización de la carga. (La Ley de Coulomb describe la fuerza entre cargas, no su cuantización).

3. Condensadores y Dieléctricos

8. 8. Un condensador de placas paralelas está conectado a una batería que mantiene un voltaje constante entre sus terminales. Si las placas se separan, ¿qué sucede?
   Respuesta: Disminuye el campo eléctrico y la carga en las placas.
9. 9. Un condensador de aire con placas paralelas tiene una carga Q. Cuando se introduce un dieléctrico con K=3 entre sus placas, ¿qué ocurre?
   Respuesta: El voltaje en el condensador disminuye en un factor de 3.
10. 10. Un condensador de aire y de placas paralelas tiene una carga Q. Si se introduce un material con K=2 entre las placas, ¿qué sucede?
    Respuesta: El voltaje disminuye a la mitad (V' = V/K = V/2).
11. 11. ¿Cuál es la función principal de un condensador?
    Respuesta: Almacenar carga eléctrica y energía.

4. Magnetismo y Campos Magnéticos

12. 12. El sentido de la corriente se puede encontrar utilizando:
    Respuesta: La regla de la mano derecha (para determinar la dirección del campo magnético generado por una corriente o la fuerza sobre una carga en movimiento). La Ley de Biot-Savart calcula la magnitud y dirección del campo magnético.
13. 13. Si un material ferromagnético posee una permeabilidad relativa de 100, entonces la permeabilidad absoluta es:
    Respuesta: μ = μ_r * μ₀ = 100 * (4π × 10^-7 T·m/A) = 4π × 10^-5 T·m/A.
14. 14. El campo magnético en el centro de un conductor circular es:
    Respuesta: Directamente proporcional a la corriente que circula e inversamente proporcional al radio del bucle (B = μ₀I / 2R). Por lo tanto, no es independiente de la corriente.
15. 15. La magnitud del campo magnético creado por un hilo rectilíneo indefinido en un punto es:
    Respuesta: Dependiente de la distancia al hilo (B = μ₀I / 2πr).
16. 16. El campo magnético en el interior de un solenoide ideal es:
    Respuesta: Aproximadamente uniforme y tiene el mismo valor en todos los puntos (lejos de los extremos).
17. 17. El campo magnético en un punto sobre el eje perpendicular a un conductor circular es:
    Respuesta: Directamente proporcional al cuadrado del radio del bucle y a la corriente, e inversamente proporcional a la distancia al cuadrado más el radio al cuadrado (B = (μ₀IR²) / (2(R² + x²)^3/2)).

5. Campo Eléctrico y Flujo Eléctrico

18. 18. Cuando las líneas de fuerza de un campo eléctrico son paralelas a una superficie o plano, el valor del flujo de campo eléctrico es:
    Respuesta: Nulo.
19. 19. Las líneas de fuerza (o líneas de campo eléctrico/magnético):
    Respuesta: No se cruzan entre sí.
20. 20. En la región de un campo donde las líneas de fuerza se encuentran más cercanas, se dice que el campo es:
    Respuesta: Más intenso.
21. 21. Las líneas de fuerza del campo eléctrico:
    Respuesta: Indican la dirección de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto.
22. 22. Un campo eléctrico de 40000 N/C es creado por una carga de 4 nC. El punto donde se ubica la unidad positiva de carga está a:
    Respuesta: Usando E = kQ/r², r = √(kQ/E) = √((9x10⁹ Nm²/C² * 4x10⁻⁹ C) / 40000 N/C) = √(36/40000) = √(0.0009) = 0.03 m = 3 cm.
23. 23. La medida que representa el número total de líneas de campo que atraviesan una superficie se llama:
    Respuesta: Flujo de campo eléctrico.

6. Conductores en Equilibrio Electrostático

24. 24. El campo eléctrico en el interior de un conductor en equilibrio electrostático es:
    Respuesta: Cero (0).
25. 25. A la carga por unidad de área se le llama:
    Respuesta: Densidad de carga superficial.
26. 26. En un conductor de forma irregular, la carga tiende a ubicarse en:
    Respuesta: Donde el radio de curvatura es más pequeño (puntas o aristas).