Carga Eléctrica y Ley de Coulomb
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Questions and Answers

¿Qué nos indica la Ley de Coulomb ($F=q_1 q_2 k / r^2$)sobre la fuerza entre dos cargas?

  • La fuerza es constante independientemente de las cargas.
  • La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas. (correct)
  • La fuerza no depende de la distancia entre las cargas.
  • La fuerza es inversamente proporcional a la suma de las cargas.

    • Si dos cargas tienen el mismo signo, ¿qué tipo de interacción se produce entre ellas?

  • Se repelen entre sí. (correct)
  • No hay interacción.
  • Se atraen entre sí.
  • La fuerza es neutra.

    • ¿Qué ocurre con el campo eléctrico dentro de un conductor cuando no fluye corriente?

  • El campo eléctrico es cero en todo el interior (correct)
  • El campo eléctrico es igual a la intensidad del campo exterior
  • El campo eléctrico se multiplica por la permitividad
  • El campo eléctrico es constante en todo el interior

    • ¿Qué tipo de blindaje utiliza la jaula de Faraday?

    <p>Blindaje eléctrico completo</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto del movimiento de los electrones en la generación de un campo magnético?

    <p>El campo magnético es causado únicamente por electrones en movimiento.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre el campo magnético (B) y la distancia (r) desde un conductor con corriente eléctrica?

    <p>B es inversamente proporcional a r.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de material es completamente repelido por un campo magnético fuerte?

    <p>Material diamagnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué caracteriza a un imán temporal frente a un imán permanente?

    <p>Requiere un campo magnético externo para adquirir magnetismo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones describe la excitación magnética (H) en relación al campo magnético (B)?

    <p>H se considera como el campo interno dentro del material.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué relación describe la permeabilidad magnética (μ) en un material?

    <p>μ es el cociente entre B y H.</p> Signup and view all the answers

    Según la teoría del magnetismo, ¿qué efecto tiene el espín del electrón en su contribución a los campos magnéticos?

    <p>Es insignificante en comparación con el movimiento de revolución.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué condición debe cumplirse para que los átomos de un material alineen sus campos magnéticos y produzcan un efecto notable?

    <p>Deben alinearse en grandes cantidades.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe mejor el movimiento de revolución del electrón respecto al magnetismo?

    <p>Genera una corriente eléctrica y contribuye a un campo magnético.</p> Signup and view all the answers

    La ley de la mano derecha se utiliza para determinar qué aspecto del campo magnético?

    <p>La dirección del campo magnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de estos factores no afecta la permeabilidad magnética de un material?

    <p>La forma física del material.</p> Signup and view all the answers

    En un conductor con corriente, ¿qué aspecto del campo magnético es cierto?

    <p>El campo magnético se produce a lo largo de la longitud del conductor.</p> Signup and view all the answers

    En un material ferromagnético, ¿cuál es la relación entre los campos B y H?

    <p>B es notablemente mayor que H.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué diferencia existe entre el campo magnético B y el campo H en un material diamagnético?

    <p>B es mayor que H.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los materiales ferromagnéticos es correcta?

    <p>Los dominios magnéticos se alinean entre sí.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué componente tecnológico puede ser utilizado para generar campos magnéticos de baja frecuencia?

    <p>El CPU.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre cuando se sobrecarga al CPU con cálculos?

    <p>Aumenta el campo magnético generado.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función del mu-metal en dispositivos como los discos duros?

    <p>Proteger contra campos magnéticos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de máquinas utilizan el mu-metal para reducir interferencias?

    <p>Cartuchos de fonógrafo magnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué fenómeno bloquearía una jaula de Faraday?

    <p>Señales electromagnéticas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una desventaja de los ataques que utilizan el campo magnético del CPU?

    <p>La distancia de ataque es corta.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué es un dominio magnético?

    <p>Un grupo de átomos que se alinean entre sí.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se puede mitigar un ataque que utiliza campos magnéticos?

    <p>Detectando el código malicioso.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el campo magnético es correcta?

    <p>Su origen son cargas en movimiento.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de materiales se utilizan junto con mu-metal para sus propiedades magnéticas?

    <p>Supermalloy y permalloy.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de protecciones se pueden utilizar para disminuir los efectos del campo magnético?

    <p>Mu-metal.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre el consumo de energía del CPU y el campo magnético?

    <p>Menor energía reduce el campo magnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica un valor grande de $ rac{ rac{ ext{d}B}{ ext{d}t}}{ ext{d}t}$?

    <p>Un cambio violento en el campo magnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función de la amplitud (A) en una onda?

    <p>Es la altura máxima de la onda desde el punto de equilibrio.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué establece la Ley de Ampère?

    <p>Las corrientes eléctricas generan el campo magnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define el número de onda (k)?

    <p>El número de ondas por unidad de distancia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué produce un campo magnético variable en el tiempo?

    <p>Un campo eléctrico con un rotacional asociado.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la fase inicial (z) en la función de onda?

    <p>Una variable que sirve como desplazamiento en el eje temporal.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se manifiesta el movimiento de una ola en la función de onda?

    <p>Como un cambio periódico en el medio.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica un valor de J = 0 en un punto específico?

    <p>No hay corriente eléctrica en ese punto.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué caracteriza a una onda no lineal?

    <p>Su comportamiento no es predecible y uniforme.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la función de onda en física?

    <p>El movimiento de partículas en un medio específico.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones se relaciona con la propagación de ondas en un medio?

    <p>La perturbación se mueve a través del medio en puntos adyacentes.</p> Signup and view all the answers

    ¿Por qué las ondas electromagnéticas son importantes?

    <p>No requieren de un medio para propagarse.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes materiales se considera un dieléctrico?

    <p>Madera</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre cuando un dieléctrico supera su campo de ruptura?

    <p>Se transforma en un conductor</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación principal que establece la Ley de Faraday?

    <p>Campo magnético variable produce tensión inducida</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué caracteriza a un transformador ideal?

    <p>Mantiene la potencia en la entrada y salida</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué elemento de un alternador es responsable de crear el campo magnético?

    <p>El inductor</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto se produce cuando un cuerpo conductor es expuesto a un campo magnético variable?

    <p>Se produce una corriente inducida</p> Signup and view all the answers

    ¿Quién es el inventor del transformador?

    <p>Otto Blathy</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con el cristal cuando tiene burbujas en su estructura al ser usado como dieléctrico?

    <p>Puede provocar una descarga parcial</p> Signup and view all the answers

    En un transformador, ¿qué función cumple el devanado primario?

    <p>Crear el flujo magnético</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se produce la corriente alterna en un generador?

    <p>Por inducción electromagnética</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué define la ley de inducción electromagnética de Faraday?

    <p>La relación entre flujo magnético y tensión inducida</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se necesita para que un alternador funcione adecuadamente?

    <p>Un inductor en movimiento relativo al inducido</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los materiales dieléctricos es correcta?

    <p>Dependen de la construcción del material</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la consecuencia común de una la descarga parcial en un dieléctrico?

    <p>Fractura debido a expansión térmica</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los conductores es correcta?

    <p>Los metales son ejemplos comunes de conductores eléctricos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define la resistividad eléctrica de un material?

    <p>Es una medida de la oposición al flujo de corriente eléctrica.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre cuando un dieléctrico se coloca en un campo eléctrico?

    <p>Las cargas cambian ligeramente de posición provocando polarización.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué relación existe entre la resistencia y la longitus de un conductor?

    <p>A mayor longitud, mayor resistencia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes no es un tipo de material conductor?

    <p>Dieléctrico</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué propiedad tienen los dieléctricos en comparación con los aislantes eléctricos?

    <p>Los dieléctricos pueden ser polarizados por un campo eléctrico aplicado.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la fórmula de la resistencia R en un conductor?

    <p>La medida de la capacidad del material para oponerse a la corriente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto tiene la longitud de un conductor sobre su conductividad?

    <p>A mayor longitud, menor conductividad.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la principal diferencia entre un dieléctrico y un conductor?

    <p>Los dieléctricos almacenan energía mediante polarización, mientras que los conductores no.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con la resistencia de dos conductores que están cerca uno del otro llevando corriente alterna (AC)?

    <p>La resistencia aumenta debido al efecto de proximidad.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se entiende por polarización dieléctrica?

    <p>Desplazamiento de cargas eléctricas en un dieléctrico bajo un campo eléctrico.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué relación describe la conductividad eléctrica G de un material?

    <p>Es directamente proporcional al área de la sección transversal.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el significado de la permisividad relativa en dieléctricos?

    <p>Indica la polarizabilidad de un material.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el propósito de los cables coaxiales en la transmisión de señales eléctricas?

    <p>Minimizar la interferencia y mantener la integridad de la señal.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la expresión que describe la fuerza de un dipolo sobre una carga de prueba en función del tiempo?

    <p>$F(t) = (2q_1 q_2)/(4 ext{π}ϵ_0 r_0^3) a(t)$</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se determina la componente vertical de la fuerza actuando sobre q_2?

    <p>Se suma las fuerzas de Coulomb individuales de +q_1 y -q_1.</p> Signup and view all the answers

    En un dipolo que rota lentamente, ¿qué efecto tiene en la carga de prueba q_2?

    <p>La fuerza vertical sobre q_2 puede aumentar o llegar a desaparecer.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la función de onda E(t) en este contexto?

    <p>El campo eléctrico en función del tiempo y el retardo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el espectro electromagnético es correcta?

    <p>Las ondas electromagnéticas abarcan un rango desde muy larga hasta muy corta longitud de onda.</p> Signup and view all the answers

    La interferencia de ondas produce un efecto de amplitud mayor o menor. Esto se debe a:

    <p>El número de ondas y la diferencia de fase entre ellas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se produce la interferencia constructiva entre dos ondas?

    <p>Las ondas deben sumarse con un desfase de múltiplos enteros de $2 ext{π}$.</p> Signup and view all the answers

    En la ecuación $E(t) =(2q_1)/(4 ext{π}ϵ_0 r_0^3) a (t−r_0/c)$, ¿qué representa la variable $r_0$?

    <p>La distancia entre el dipolo y la carga de prueba.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre cuando se agrega un medio entre las cargas del dipolo y la carga de prueba?

    <p>Cambia la velocidad de propagación de las ondas.</p> Signup and view all the answers

    En la superposición de ondas de la misma frecuencia, ¿cuál es el resultado con un desfase de 180 grados?

    <p>Se produce una onda con amplitud cero.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el principio de la interferencia de ondas según el contenido?

    <p>El fenómeno se basa en la superposición y combinación de amplitudes de las ondas.</p> Signup and view all the answers

    Si la componente vertical de la fuerza es producto de las fuerzas electrostáticas de Coulomb, ¿qué factor la afecta directamente?

    <p>La distancia entre las cargas del dipolo.</p> Signup and view all the answers

    Cuando se habla de la propagación de ondas en el contexto de la rotación del dipolo, ¿qué se entiende por retardo?

    <p>El tiempo que la carga de prueba recibe la influencia del dipolo a gran distancia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe la ley de Faraday respecto al flujo magnético?

    <p>Aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario si el flujo magnético es variable.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la fórmula que representa la relación entre la tensión y la corriente en los devanados primario y secundario?

    <p>V_1 I_1 = V_2 I_2</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué información proporciona el operador nabla cuando se aplica a un campo eléctrico?

    <p>Muestra si el campo eléctrico está aumentando o disminuyendo en un punto dado.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe la ley de Gauss para el campo eléctrico?

    <p>La divergencia del campo es cero si no existen cargas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo varía la divergencia del campo eléctrico si la densidad de carga ρ es positiva?

    <p>La divergencia será positiva, indicando que líneas de campo están naciendo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué significa la divergencia del campo magnético según la ley de Gauss?

    <p>Las líneas de campo magnético son siempre cerradas y no tienen ni principio ni fin.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre el campo eléctrico y la fuerza eléctrica según la ley de Coulomb?

    <p>La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional a la distancia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica la divergencia cero del campo eléctrico?

    <p>No hay acumulación de carga en la región.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta sobre las líneas de campo magnético?

    <p>Las líneas de campo magnético nunca se cruzan.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué define el campo eléctrico según la primera ley de Maxwell?

    <p>Es la perturbación creada por la mera existencia de cargas eléctricas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la constante eléctrica $ ho_0$?

    <p>La capacidad del vacío para permitir el paso del campo eléctrico.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué impacto tiene una mayor densidad de carga positiva en la divergencia del campo eléctrico?

    <p>Aumenta la divergencia, creando más líneas de campo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué implica que el rotacional de un campo eléctrico sea diferente de cero?

    <p>El campo eléctrico presenta cambios en el tiempo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la fuerza electromotriz (ε) en la Ley de Faraday?

    <p>El cambio en el flujo magnético a través de una superficie.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el principal enfoque de la Ley de Ampère?

    <p>Establecer que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe la Ley de Gauss sobre el campo eléctrico?

    <p>El flujo eléctrico a través de una superficie cerrada en relación a la carga total.</p> Signup and view all the answers

    En la Ley de Faraday, ¿qué indica una variación más rápida en el flujo magnético (dΦB/dt)?

    <p>Un aumento en la fuerza electromotriz inducida.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta respecto a la Ley de Ampère?

    <p>Establece que un campo magnético puede existir sin una corriente eléctrica.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Carga eléctrica

    • La carga eléctrica es la cantidad fundamental en los fenómenos eléctricos.
    • Los protones tienen carga positiva (+) y los electrones tienen carga negativa (-).
    • Los átomos tienen carga neutra porque poseen la misma cantidad de protones y electrones.
    • La carga de un protón es e y la de un electrón -e.
    • La unidad fundamental de carga es ⅇ=1.602177×10^(−19) C .

    Ley de Coulomb

    • La Ley de Coulomb describe la fuerza que se ejerce entre dos cargas puntuales en reposo:
      • La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas.
      • La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas.
    • La ecuación para la Ley de Coulomb es:
      • F ⃗_12=K (q_1 q_2)/(r_12^2 ) r ⃗_12
        • K→Constante de Coulomb=8.99 x 10^9 (Nm^2)/C^2
        • F ⃗_12 Se lee La fuerza ejercida por la carga 1 sobre la carga 2
        • q_1 es la carga 1
        • q_2 es la carga 2
        • r_12 es la distancia entre la carga 1 y 2.〖r ⃗_12〗_ es un vector unitario que apunta de la carga 1 a la carga 2.
    • Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo opuesto se atraen.

    Campo eléctrico

    • Un campo eléctrico es una región del espacio que rodea a una carga eléctrica.
    • La presencia del campo eléctrico se detecta utilizando una carga de prueba.
    • La carga eléctrica crea un campo eléctrico E ⃗= F ⃗/q_0 en todo el espacio que la rodea.
      • q_0 es una carga de prueba.
    • El campo eléctrico ejerce una fuerza sobre otras cargas.
    • Los campos eléctricos se representan con flechas que son los vectores de fuerza ejercida por la carga fuente.

    Movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme

    • La aceleración de una partícula cargada en un campo eléctrico es a ⃗=(qE ⃗)/m.
    • Esta ecuación describe el movimiento de una carga dentro de un campo eléctrico.
      • m es la masa de la partícula.
      • q es la carga de la partícula.
      • E ⃗ es el campo eléctrico.
    • La velocidad de una partícula cargada en un campo eléctrico uniforme es v_f=√(2 qE/m d_AB ).
      • d_AB es la distancia entre los puntos A y B.

    Blindaje eléctrico

    • El blindaje eléctrico se usa para reducir el campo electromagnético en un espacio.
    • Un blindaje eficaz se puede crear con barreras de metal conductor.
    • Una jaula de Faraday es un ejemplo de blindaje eléctrico.
    • El blindaje funciona porque el campo eléctrico externo induce una polarización en el conductor metálico, generando un campo eléctrico interno que cancela el campo externo.
    • Los electrones del metal se distribuyen en la superficie de manera uniforme.
    • No puede existir un campo eléctrico dentro del conductor metálico.

    Origen del campo magnético

    • El campo magnético se debe a las distorsiones del campo eléctrico causadas por el movimiento de las cargas.
    • El campo magnético es un subproducto del campo eléctrico.
    • El campo magnético se produce por el movimiento de las cargas eléctricas.
      • El movimiento de revolución del electrón alrededor del núcleo atómico.
      • El espín del electrón.
    • A gran escala, la contribución del espín es despreciable comparada con la del movimiento de revolución.
    • A gran escala, el movimiento de revolución es despreciable comparado con el movimiento colectivo de electrones en un conductor.

    Campo magnético de una línea de corriente

    • El campo magnético que produce una corriente eléctrica sigue la regla de la mano derecha.
    • La fuerza del campo magnético es inversamente proporcional a la distancia al conductor.
    • La ecuación para el campo magnético de una línea de corriente es:
      • B =μ/2π I/r
        • μ es la permeabilidad del medio.
        • I es la intensidad de la corriente.
        • r es la distancia al conductor.

    Permeabilidad magnética

    • La permeabilidad magnética es una medida de la facilidad con la que un material puede ser magnetizado.
    • Los materiales se clasifican en:
      • Diamagnético (menor permeabilidad magnética que el vacío)
      • Paramagnético (mayor permeabilidad magnética que el vacío)
      • Ferro magnético (muy alta permeabilidad magnética)
    • La permeabilidad magnética se define como:
      • μ= B/H
        • B es la inducción magnética (campo externo)
        • H es la excitación magnética (campo interno)

    Los materiales ferromagnéticos

    • Los materiales ferromagnéticos tienen dominios magnéticos que son grupos de átomos alineados.
    • El campo magnético de un átomo de un material ferromagnético es tan intenso que las interacciones entre átomos adyacentes hacen que grandes grupos de estos se alineen.
    • No existe una Jaula de Faraday para campos magnéticos.
    • El monopolo magnético no existe.

    El disco duro

    • El disco duro es un ejemplo de dispositivo que utiliza un campo magnético.
    • El disco duro utiliza un campo magnético para almacenar datos.
    • Los discos duros pueden ser vulnerables a ataques que aprovechan el campo magnético generado por la CPU.
    • El malware "ODINI" puede manipular el campo magnético de la CPU para transmitir datos a un receptor cercano.

    El Mu-metal

    • El Mu-metal es una aleación con alta permeabilidad magnética.
    • El Mu-metal se utiliza para proteger equipos de los campos magnéticos.
      • Transformadores de energía eléctrica.
      • Discos duros.
      • Tubos de rayos catódicos.
      • Equipos de resonancia magnética de imágenes.
      • Magnetómetros utilizados en magnetoencefalografía y magnetocardiografía.
      • Tubos fotomultiplicadores.
      • Cámaras de vacío para los experimentos con electrones de baja energía.
      • Circuitos superconductores.

    Ataques al campo magnético de la CPU

    • Los atacantes pueden explotar el campo magnético generado por la CPU para transmitir información.

    • Este tipo de ataque es posible porque el campo magnético está relacionado con la velocidad de las cargas eléctricas en la CPU.

    • El malware puede manipular la carga de trabajo de la CPU para modificar el campo magnético.

    • Las computadoras con espacio de aire, que están aisladas de Internet, pueden ser vulnerables a estos ataques.

    • Este tipo de ataque es posible incluso en computadoras que están dentro de una jaula de Faraday.

    • Los atacantes necesitan colocar una antena receptora cerca de la computadora para recibir la información.

    • Las defensas para mitigar este tipo de ataque incluyen:

      • Detectar el código malicioso.
      • Medir el campo magnético alrededor de la computadora.
      • Revisar físicamente alrededor de la computadora en búsqueda de antenas.
      • Utilizar mu-metal para reducir los efectos del campo magnético.### Conductores

    • Un conductor es un material que permite el paso de corriente eléctrica.

    • Los átomos de un conductor tienen electrones en su capa de valencia que se liberan fácilmente.

    • Algunos ejemplos de conductores son los metales, electrolitos, superconductores, semiconductores, plasma y grafito.

    • La resistencia de un conductor depende del material y sus dimensiones.

    • Un conductor más grueso tiene menor resistencia.

    • Un conductor más largo tiene mayor resistencia.

    • La resistencia (R) y la conductividad (G) de un conductor uniforme se pueden calcular con las siguientes ecuaciones:

      • R = ρ l/A
      • G = σ A/l

    • Donde:

      • l es la longitud del conductor.
      • A es el área de la sección transversal.
      • σ es la conductividad eléctrica.
      • ρ es la resistividad eléctrica.

    • La resistividad y la conductividad dependen del material del conductor.

    • La resistencia es una medida de la capacidad de un material para oponerse al flujo de corriente.

    Dieléctricos

    • Un dieléctrico es un material aislante que se polariza al ser expuesto a un campo eléctrico.
    • Las cargas en un dieléctrico no fluyen a través del material como en un conductor, sino que cambian ligeramente de posición.
    • La polarización dieléctrica crea un campo eléctrico interno que reduce el campo general dentro del dieléctrico.
    • En materiales dieléctricos con moléculas débilmente unidas, las moléculas se reorientan para alinear sus ejes de simetría con el campo eléctrico.
    • Un ejemplo común de dieléctrico es el material aislante entre las placas de un capacitor.
    • El dieléctrico aumenta la capacidad de carga de capacitores.
    • Un dieléctrico perfecto tiene cero conductividad eléctrica y solo una corriente de desplazamiento.
    • Un dieléctrico se convierte en conductor si se aplica un campo eléctrico que supera su campo de ruptura.
    • Ejemplos de materiales dieléctricos:
      • Porcelana
      • Cerámicos
      • Cristales
      • Madera
      • Plásticos
      • Alto vacío
      • Aire
      • Nitrógeno
      • Hexafluoruro de azufre

    Ley de Faraday

    • La Ley de inducción electromagnética de Faraday explica la relación entre un campo magnético variable en el tiempo y el campo eléctrico producido por ese cambio.
    • El enunciado de la ley establece que la tensión inducida en un circuito cerrado es proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie con el circuito como borde.
    • La inducción electromagnética es el fenómeno de generar una fuerza electromotriz en un medio expuesto a un campo magnético variable.
    • La magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético.
    • La ecuación de la Ley de Faraday: ε = −(dΦ_B)/dt

    Corriente alterna y generadores

    • Un generador transforma energía mecánica en energía eléctrica, generando corriente alterna por inducción electromagnética.
    • Un generador consta de dos partes:
      • Inductor: produce el campo magnético.
      • Inducido: conductor atravesado por las líneas de fuerza del campo magnético.
    • El inductor gira, creando un campo magnético que varía en el tiempo.
    • El cambio en el campo magnético induce una corriente alterna en el inducido.
    • Los generadores se utilizan para producir energía eléctrica en redes eléctricas, vehículos y más.

    Transformadores

    • Un transformador aumenta o disminuye la tensión en un circuito de corriente alterna manteniendo la potencia.
    • El funcionamiento de un transformador se basa en la inducción electromagnética, conectando circuitos eléctricos mediante un campo magnético.
    • La tensión inducida en el devanado secundario depende de la relación entre el número de espiras de los devanados primario y secundario.
    • La ecuación de la relación de transformación: V_1 I_1 = V_2 I_2

    Ecuaciones de Maxwell

    • Las ecuaciones de Maxwell describen el campo electromagnético, incluyendo el campo eléctrico, el campo magnético, su origen, comportamiento y relación entre ellos.
    • Resumen las leyes experimentales de electricidad y magnetismo.
    • El operador nabla (∇) se utiliza en las ecuaciones de Maxwell para representar operaciones vectoriales.

    Ley de Gauss para el campo eléctrico

    • Se basa en la Ley de Coulomb que describe la fuerza entre dos cargas eléctricas.
    • Describe el comportamiento del campo eléctrico a través de su divergencia.
    • La divergencia del campo eléctrico es proporcional a la densidad de carga eléctrica en el punto.
    • La ecuación de la Ley de Gauss para el campo eléctrico: ∇·E = ρ/ε0
    • Las cargas eléctricas son la fuente del campo eléctrico.

    Ley de Gauss para el campo magnético

    • Describe el comportamiento del campo magnético a través de su divergencia.
    • La divergencia del campo magnético es siempre cero.
    • No existen monopolos magnéticos.
    • La ecuación de la Ley de Gauss para el campo magnético: ∇·B = 0

    Ley de Faraday o Ley de inducción de Faraday

    • Describe el campo eléctrico producido por un campo magnético variable en el tiempo.
    • El rotacional del campo eléctrico es proporcional a la derivada parcial del campo magnético con respecto al tiempo.
    • La ecuación de la Ley de Faraday: ∇xE = - ∂B/∂t
    • Un cambio en el campo magnético induce un campo eléctrico.

    Ley de Ampère – Maxwell

    • Describe el campo magnético producido por una corriente eléctrica.
    • El rotacional del campo magnético es proporcional a la densidad de corriente y a la derivada parcial del campo eléctrico con respecto al tiempo.
    • La ecuación de la Ley de Ampère-Maxwell: ∇xB = μ0 (J + ε0 ∂E/∂t)
    • Las corrientes eléctricas y los campos eléctricos variables en el tiempo son fuentes del campo magnético.

    La ola

    • La ola es un ejemplo de movimiento ondulatorio, donde la perturbación en un punto se propaga a otros puntos.
    • La Ola mexicana demuestra las características generales de las ondas.
    • La propagación de la ola es la respuesta al movimiento de las personas vecinas con un pequeño retraso.

    Ondas

    • La forma más simple de la función de onda es una onda armónica o sinusoidal y su función básica es: y(x,t)= A sin⁡(kx +ωt +z)

    • Número de onda (k): El valor de k es el número de onda o número de propagación, especifica el número de ondas por unidad de distancia. k =2π/λ, donde λ es la longitud de onda.

    • Amplitud (A): La letra A representa la amplitud de la onda, es el valor máximo o la altura de la onda, medida a partir del punto de equilibrio.

    • Fase (z): Representa la fase inicial, esencialmente una variable de desplazamiento en el eje t.

    • Oscilaciones y tiempo: ω es la frecuencia angular, y especifíca cuántas oscilaciones ocurren en un intervalo de tiempo, en radianes, por segundo. ω=2π/T, donde T es el periodo.

    Definición

    • Una onda es una perturbación masiva colectiva en la que lo que sucede en cualquier posición dada es una respuesta a la perturbación en puntos adyacentes.

    Movimiento de ondas

    • El progreso de una perturbación de un punto a un punto adyacente y así sucesivamente, se conoce como propagación.

    • Las ondas se propagan a través de un medio, como el agua, el aire, el vidrio, una cuerda de guitarra, espectadores sentados, un cable o el vacío puro.

    • Las variables que describen las ondas pueden ser la presión de un fluido, la fuerza del campo eléctrico o la elevación de los brazos del espectador.

    Dipolo

    • Dos cargas ±q_1 separadas una distancia 2a_0 forman un dipolo que rota lentamente con una frecuencia angular ω alrededor de su centro.

    • El dipolo representa el flujo de cargas en la antena de un transmisor de radio, y, a escala diferente, la variación de la distribución de carga en la "nube" de electrones del átomo radiado.

    Interferencia

    • La interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda de mayor (o menor) amplitud.

    • Afecta a todos los tipos de ondas, como las mecánicas o electromagnéticas.

    Ondas de la misma frecuencia

    • Si sumamos dos ondas y_1= A sin⁡(kx +ωt) y y_2= A sin⁡(kx +ωt +z), la onda resultante tendrá la misma frecuencia.

    • Si la fase z es 0, 2π... etc, la amplitud será 2A, se crea interferencia constructiva.

    • Si la fase z es 180 grados o π radianes, la amplitud será 0, se crea interferencia destructiva.

    El espectro electromagnético

    • Las ondas electromagnéticas son generadas por cargas eléctricas o campos magnéticos.

    • Tienen longitudes de onda que pueden ser muy largas, como las de la corriente eléctrica de 60 Hz, o muy cortas, como las de la radiación gamma.

    • El amplio espectro se conoce como el espectro electromagnético.

    • Cada régimen del espectro electromagnético tiene una utilidad, como la radio AM y FM, canales de televisión, rayos X, aeronáutica, comunicaciones por radio, etc,

    • Solo una sección muy pequeña del espectro electromagnético corresponde al espectro visible, que son los colores visibles por el ojo humano.

    Ley de Faraday

    • Describe la relación entre el cambio en el campo magnético y la generación de un voltaje (fuerza electromotriz).
    • La fórmula de Faraday es: ε = -dΦB/dt
      • Donde ε representa la fuerza electromotriz inducida.
      • ΦB simboliza el flujo magnético que atraviesa una superficie.
    • La ley establece que un campo magnético variable en el tiempo genera un campo eléctrico.

    Ley de Ampère

    • Describe la relación entre la corriente eléctrica y el campo magnético que la rodea.
    • La variante de la ley de Ampère para tiempos variables es: ∮B·dl = μ₀(I + ε₀ dΦE/dt)
      • B representa el campo magnético.
      • dl se refiere al elemento diferencial de longitud.
      • μ₀ es la permeabilidad del vacío.
      • I representa la corriente que atraviesa el circuito.
      • ε₀ es la permisividad del vacío.
      • dΦE/dt representa el cambio en el flujo eléctrico a través de una superficie.
    • La Ley de Ampère establece que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.

    Ley de Gauss

    • Define la relación entre el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga total dentro de la superficie.
    • La fórmula de la ley de Gauss es: ∮E·dA = Qenc/ε₀
      • E representa el campo eléctrico.
      • dA se refiere al elemento diferencial de área.
      • Qenc representa la carga total encerrada.
      • ε₀ es la permisividad del vacío.
    • La ley de Gauss implica que las cargas eléctricas crean campos eléctricos y que estos campos afectan el flujo eléctrico que atraviesa una superficie cerrada.

    Resumen General

    • Las leyes de Maxwell unifican la electricidad y el magnetismo en un solo marco teórico, unificando dos fuerzas fundamentales de la naturaleza.
    • Las leyes de Maxwell son fundamentales para comprender el electromagnetismo, la propagación de ondas electromagnéticas y sus aplicaciones en la tecnología moderna.

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    Quiz Team

    Description

    Descubre los conceptos fundamentales de la carga eléctrica y la Ley de Coulomb en este cuestionario. Aprende sobre las interacciones entre cargas, sus propiedades y la ecuación que describe la fuerza entre ellas. Este quiz te ayudará a comprender mejor los fenómenos eléctricos en la física.

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