INTRODUCCIÓN - CAMPO MAGNETICO

INTRODUCCIÓN

Les doy la cordial bienvenida a esta Blog que contiene  el tema sobre el campo magnético. En este Blog encontraran información relacionada con energía electrostática, corriente eléctrica y circuitos de corriente continua

Entendiendo que un campo magnético  es una idea que usa como herramienta para describir cómo se distribuye una fuerza magnética en el espacio alrededor y dentro de algo magnético.

Descripción del campo Magnético

Descrito desde el enfoque matemático: Este campo se puede presentar como un conjunto de vectores dibujados en una cuadrícula. Cada vector apunta en la dirección en la que lo haría una brújula y su magnitud depende de la fuerza magnética.

Representación del campo vectorial de un imán de barra.

Recuperado de: https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-img

Descrito desde la forma Alternativa: Una forma alternativa para representar la información contenida en un campo vectorial es por medio de las líneas de campo. En esta representación, se pueden dibujar tantas líneas como se quiera.

Representación del campo de un imán de barra por medio de líneas de campo

Recuperado de:https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-images/43a33373691768c52f1a4bb9f552b5a57bbc

La descripción por medio de líneas de campo tiene algunas propiedades:

• La líneas de campo magnético nunca se cruzan. se amontonan de forma natural en las regiones donde el campo es más intenso. Esto significa que la densidad de líneas de campo indica la intensidad del mismo.
• Las líneas de campo magnético no comienzan ni terminan en algún lugar, siempre forman curvas cerradas y continúan dentro de un material magnético 
• Usualmente se colocan las etiquetas "N" y "S" en los extremos de una fuente de campo magnético, aunque, estrictamente hablando, esto es arbitrario y no hay nada especial sobre estas regiones. 
• En el mundo real, se pueden visualizar las líneas de campo de forma sencilla. Comúnmente se hace con limadura de hierro esparcida alrededor de una superficie cercana a algo magnético. Cada partícula de la limadura se comporta como un pequeño imán con un polo norte y un polo sur. Las partículas de limadura naturalmente se separan unas de otras porque los polos similares se repelen. El resultado es un patrón semejante a las líneas de campo. Mientras que el patrón general siempre será el mismo, la posición exacta y la densidad de las líneas de limadura dependen de cómo caigan sus partículas, su tamaño y sus propiedades magnéticas. Recuperado de: Newton Henry Black, Harvey N. Davis (1913) Practical Physics (Física práctica), The MacMillan Co., USA, p. 242, fig. 200 (del dominio público).

Campo magnético de la Tierra: ¿está en riesgo la capa protectora que protege la vida en el planeta?

Recuperado de: https://youtu.be/xPBJb5GZ9cA

CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA

 

CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA

La corriente continua (CC) es la corriente eléctrica que fluye de forma constante en una dirección, como la que fluye en una linterna o en cualquier otro aparato con baterías es corriente continua.

Una de las ventajas de la corriente alterna es su relativamente económico cambio de voltaje. Además, la pérdida inevitable de energía al transportar la corriente a largas distancias es mucho menor que con la corriente continua: Recuperado de:- https://ec.europa.eu/health/sciencia

Un circuito eléctrico es la unión de dos o más elementos que permiten circular la corriente eléctrica, facilitando el flujo de electricidad al mismo tiempo que nos da la posibilidad de controlarla.  El paso de la corriente depende de las partes que integran el circuito eléctrico, entre las que se encuentran: interruptores, resistencias, condensadores, semiconductores, cables, entre otros.

Modelo Circuito corriente continua

Recuperado de:https://i.ytimg.com/vi/bkK_wGOWwG0/maxresdefault.jpg

¿Cómo funciona un circuito eléctrico?

La electricidad es la energía que se transmite gracias al movimiento de los electrones por medio de un material conductor. Es generada en plantas de energía o instalaciones eléctricas, y para llegar a tu hogar se almacena dentro de baterías o se distribuye por medio de la red eléctrica pública. 

Los circuitos eléctricos comienzan a funcionar cuando se enciende o activa el interruptor. La electricidad viaja desde la fuente de alimentación hasta las resistencias, piezas que permiten el flujo de electrones en su interior y, por ende, el paso de la corriente eléctrica. 

Existen circuitos cerrados y circuitos abiertos, los primeros hacen referencia al paso continuo de corriente eléctrica que permite un flujo permanente. Por otro lado, los circuitos abiertos interrumpen el camino de la corriente eléctrica cuando un punto de la instalación se abre. Recuperado de:Recuperado de:https://i.ytimg.com/vi/bkK_wGOWwG0/maxresdefault.jpg

Tipos de circuitos eléctricos

Los circuitos eléctricos pueden diferenciarse a partir del tipo de señal, la configuración que tienen o su régimen

                                  Circuito eléctrico de corriente Continua o Directa

Recuperado de: https://youtu.be/sOwob11V25k

CORRIENTE ELÉCTRICA

 

CORRIENTE ELÉCTRICA

Introducción a la corriente eléctrica 

Recuperado de: https://youtu.be/JifapjMSD3g

Partiendo de esta importante introducción se puede concluir que la corriente eléctrica como un fenómeno físico causado por el desplazamiento de una carga (ion o electrón). En el caso de un conductor metálico, son principalmente los electrones los que toman parte en la corriente.  La intensidad de la corriente es la cantidad de carga que pasa por un conductor por unidad de tiempo. La intensidad de la corriente se mide en Amperios (A). Fuente: Belgian BioElectroMagnetic Group BBEMG Dictionary 

Podemos comparar la corriente eléctrica con la corriente de un río. El flujo (cantidad de agua por unidad de tiempo) sería la intensidad expresada en Amperios (A). La presión sería la diferencia de potencial expresada en Voltios (V).  Al igual que puede existir una presión (por diferencia en el nivel, por ejemplo) aunque el agua no esté circulando, del mismo modo puede detectarse la electricidad sin que necesariamente circulen los electrones. Así, una conexión eléctrica en un circuito de un bombillo, presentará voltaje tanto si la luz está encendida como si no. Por el contrario, si la luz está apagada no se detectará intensidad de corriente.

Recuperado de: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTSdUUFTfQG6YpoqvNJdkjVTx5ZFfzsqOImHg&usqp=CAU

ENERGÍA ELECTROSTÁTICA

ENERGÍA ELECTROSTÁTICA

La ley de Coulomb describe  que en el campo eléctrico, las fuerzas actúan a la distancia entre dos cargas. esta descripción surge por sí misma cuando las cargas se pueden mover una con respecto a otra. Los experimentos muestran que solo al considerar el campo eléctrico como una propiedad del espacio que se propaga a velocidad finita (la velocidad de la luz), podemos explicar las fuerzas que se observan sobre cargas que se mueven de forma relativa. El concepto de campo eléctrico también es esencial para entender una onda electromagnética que se autopropaga, como la luz, y nos proporciona una manera de describir cómo la luz estelar viaja a través de una gran distancia de espacio vacío para llegar a nuestros ojos.

La idea de una fuerza que "actúa a la distancia" en la ley de Coulomb parece problemática; tal vez la idea de "fuerza provocada por un campo eléctrico" aminore de alguna forma tu incomodidad. Por otro lado, puede que te preguntes si un campo eléctrico es más "real". La "realidad" de un campo eléctrico es un tema para los filósofos. En cualquier caso, real o no, la noción de un campo eléctrico resulta ser muy útil para predecir qué le ocurre a la carga.

Campo eléctrico: 

$\vec{E}$E, with, vector, on top es una cantidad vectorial que existe en todo punto del espacio. El campo eléctrico en una posición indica la fuerza que actuaría sobre una carga puntual positiva unitaria si estuviera en esa posición. El campo eléctrico se relaciona con la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga arbitraria q con la expresión:

$\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$

Las dimensiones del campo eléctrico son newtons/coulomb, $\text{N/C}$

Podemos expresar la fuerza eléctrica en términos del campo eléctrico

$\vec F = q\vec E$

La ecuación para el campo eléctrico es similar a la ley de Coulomb. Asignamos a una carga 

$q$q en el numerador de la ley de Coulomb el papel de carga de prueba. La otra carga (u otras cargas) en el numerador, $q_i$q, start subscript, i, end subscript, crea el campo eléctrico que queremos estudiar.

$\text{Ley de Coulomb: }\qquad\vec F = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\,\dfrac{q\, q_i}{r^2}\,\hat r_i \qquad\text{newtons}$start text, L, e, y, space, d, e, space, C, o, u, l, o, m, b, colon, space, end text, F, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, q, q, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript, start text, n, e, w, t, o, n, s, end text

$\text{Campo eléctrico: }\,\,\,\,\vec E = \dfrac{\vec F}{q} = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\,\,\,\,\dfrac{q_i}{r^2}\,\hat r_i \qquad\text{newtons/coulomb}$start text, C, a, m, p, o, space, e, l, e, with, \', on top, c, t, r, i, c, o, colon, space, end text, E, with, vector, on top, equals, start fraction, F, with, vector, on top, divided by, q, end fraction, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, q, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript, start text, n, e, w, t, o, n, s, slash, c, o, u, l, o, m, b, end text

Donde $\,\hat{r_i}$r, start subscript, i, end subscript, with, hat, on top son vectores unitarios que indican la dirección de la recta que une cada $q_i$q, start subscript, i, end subscript con $q$q.

Cómo pensar acerca del campo eléctrico

El campo eléctrico es la fuerza eléctrica normalizada. El campo eléctrico representa la fuerza que experimenta una carga de prueba con valor $+1$plus, 1.

El campo eléctrico cerca de una carga puntual aislada: El campo eléctrico alrededor de una sola carga puntual aislada, qi está dado por:

$\vec{E}=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{{\text{q}}_i}{r^2}{\hat{r}}_i$E, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, start text, q, end text, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript

La dirección del campo eléctrico apunta hacia afuera para una carga puntual positiva y hacia adentro para una carga puntual negativa. La magnitud del campo eléctrico decae como $1/r^2$1, slash, r, squared conforme nos alejamos de la carga.

El campo eléctrico cerca de muchas cargas puntuales

Si tenemos muchas cargas puntuales esparcidas, expresamos el campo eléctrico como la suma de los campos de cada carga individual $q_i$q, start subscript, i, end subscript; es decir,

$\displaystyle \vec E = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\sum_i\dfrac{\text q_i}{r^2} \,\hat{r_i}$E, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, sum, start subscript, i, end subscript, start fraction, start text, q, end text, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, start subscript, i, end subscript, with, hat, on top

Articulo recuperado de: Kip, A. H. (1972), Fundamentos de electricidad y magnetismo (McGraw-Hill) - https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-electrostatics/ee-electric-force-and-electric-field/a/ee-electric-field

¿Cómo Funciona la electrostática - Electricidad Estática?

Recuperado de: https://youtu.be/l_cuSr5ZhCI