Contenido en extenso - Unidad 2 - Módulo 12 - Prepa en línea - SEP-

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Índice

Presentación Presentación 1. Electrostática 1. Electrostática

1.1. Cargas y campos eléctricos 1.1. Cargas y campos eléctricos

1.2. Proporción directa e inversa en fenómenos físicos 1.2. Proporción directa e inversa en fenómenos físicos 1.3. Ley de Coulomb

1.3. Ley de Coulomb

1.4. Intensidad del campo eléctrico 1.4. Intensidad del campo eléctrico

2. Electrodinámica 2. Electrodinámica

2.1. Intensidad de corriente eléctrica 2.1. Intensidad de corriente eléctrica 2.2. Diferencia de potencial eléctrico 2.2. Diferencia de potencial eléctrico 2.3. Resistencia eléctrica 2.3. Resistencia eléctrica 2.4. Ley de Ohm 2.4. Ley de Ohm 2.5. Ley de Watt 2.5. Ley de Watt 2.6. Ley de Joule 2.6. Ley de Joule 3. Electromagnetismo 3. Electromagnetismo

3.1. Imanes y campos magnéticos 3.1. Imanes y campos magnéticos 3.2. Ley de Ampere

3.2. Ley de Ampere

3.3. Ondas electromagnéticas 3.3. Ondas electromagnéticas

3.4. Inducción electromagnética (leyes

3.4. Inducción electromagnética (leyes de inducción de de inducción de FaradaFaraday)y)

Referencias Referencias

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Presentación

Propósito

Comprender y resolver situaciones de la vida

Comprender y resolver situaciones de la vida cotidiana donde se cotidiana donde se presentenpresenten fenómenos vinculados con la

fenómenos vinculados con la electricidad, magnetismo y electromagnetiselectricidad, magnetismo y electromagnetismo,mo, mediante el conocimiento y el uso adecuado de sus

mediante el conocimiento y el uso adecuado de sus conceptos, así como de losconceptos, así como de los modelos matemáticos que los describen.

modelos matemáticos que los describen.

Indicadores de desempeño

•

• Describe los Describe los conceptos: conceptos: carga carga eléctrica, eléctrica, campo campo eléctrico, eléctrico, energía energía potencialpotencial

eléctrica, potencial eléctrico, intensidad de

eléctrica, potencial eléctrico, intensidad de corriente eléctrica, voltaje,corriente eléctrica, voltaje, resistencia,

resistencia, potencia, campo potencia, campo magnético, magnético, y y leyes de Cleyes de Coulomb, Ohm, oulomb, Ohm, Ampere,Ampere, Watt, J

Watt, Joule y oule y Faraday Faraday que explican el comportque explican el comportamiento de la electriamiento de la electricidad y elcidad y el magnetismo, para representarlos sistemáticamente mediante la aplicación magnetismo, para representarlos sistemáticamente mediante la aplicación dede relaciones y funciones

relaciones y funciones al observar al observar y analizar la presencia de éstos en la viday analizar la presencia de éstos en la vida cotidiana.

cotidiana.

•

• Reconoce las Reconoce las unidades unidades de de medición medición de de los los conceptos conceptos relacionados relacionados con con lala

electricidad y el magnetismo. electricidad y el magnetismo.

•

• Despeja variables Despeja variables relacionadas relacionadas con con los los conceptos: conceptos: carga carga eléctrica, eléctrica, campocampo

eléctrico, energía

eléctrico, energía potencial eléctrpotencial eléctrica, potencial elécica, potencial eléctrico, intensidad detrico, intensidad de corriente eléctrica, voltaje, resistencia, potencia, campo

corriente eléctrica, voltaje, resistencia, potencia, campo magnético y leyesmagnético y leyes de Coulomb

de Coulomb, Ohm, , Ohm, Ampere, Watt, Ampere, Watt, Joule y FJoule y Faraday de manera analítica yaraday de manera analítica y

sistemática para apoyar la solución de problemas que reejan situaciones sistemática para apoyar la solución de problemas que reejan situaciones

eléctricas, magnéticas

eléctricas, magnéticas y y electromagnéticelectromagnéticas del entorno.as del entorno.

•

• Relaciona las Relaciona las leyes leyes electromagnéticaelectromagnéticas s para para comprender comprender el el funcionamiento funcionamiento dede

los equipos eléctricos de su vida cotidiana. los equipos eléctricos de su vida cotidiana.

•

• Identica las leyes de Identica las leyes de la la electricidaelectricidad d y y el el magnetismo por magnetismo por los los conceptos queconceptos que

intervienen en sus modelos

intervienen en sus modelos matemáticos para aplicarlos en situaciones sobrematemáticos para aplicarlos en situaciones sobre estas temáticas que se presentan en

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•

• Diferencia ecuaciones Diferencia ecuaciones matemáticas de matemáticas de primer primer y y segundo segundo grado grado utilizando utilizando loslos conceptos de carga eléctrica, campo eléctrico, energía potencial eléctrica, conceptos de carga eléctrica, campo eléctrico, energía potencial eléctrica, potencial eléctrico, intensidad de

potencial eléctrico, intensidad de corriente eléctrica, voltaje, resistencia,corriente eléctrica, voltaje, resistencia, potencia,

potencia, campo magnético, y campo magnético, y leyes de Coulomb, Ohm, leyes de Coulomb, Ohm, Ampere, WAmpere, Watt, Jouleatt, Joule y Faraday, de la electricidad y el magnetismo que se abordan en esta unidad, y Faraday, de la electricidad y el magnetismo que se abordan en esta unidad, para apoyar su comprensión.

para apoyar su comprensión.

•

• Comprende los Comprende los modelos modelos matemáticos matemáticos (F (F = = kq1q2/rkq1q2/r22_{, E=F/q, Ep = kq1q2/r, V =}_{, E=F/q, Ep = kq1q2/r, V =}

Ep/q, I = q/t, V = RI, P = W/t, P = VI, Q = VIt, B = kI/r) que representan conceptos Ep/q, I = q/t, V = RI, P = W/t, P = VI, Q = VIt, B = kI/r) que representan conceptos y leyes

y leyes de la electricidad y de la electricidad y el magnetismo, para aplicarlos en el el magnetismo, para aplicarlos en el estudioestudio de problemas o experimentos que se presentan en el entorno o en la vida de problemas o experimentos que se presentan en el entorno o en la vida cotidiana.

cotidiana.

•

• Utiliza de Utiliza de manera manera responsable responsable instrumentinstrumentos os de de medición medición correspondicorrespondientesentes a cada concepto de la electricidad y el magnetismo para determinar valores a cada concepto de la electricidad y el magnetismo para determinar valores numéricos en una situación específca.

numéricos en una situación específca.

•

• Aplica Aplica de de manera manera sistemática los sistemática los modelos modelos matemáticos matemáticos (F (F = = kq1q2/rkq1q2/r22_{, E =}_{, E =}

F/q, Ep = kq1q2/r, V = Ep/q, I = q/t, V = RI, P = W/t, P = VI, Q = VIt, B = kI/r) que F/q, Ep = kq1q2/r, V = Ep/q, I = q/t, V = RI, P = W/t, P = VI, Q = VIt, B = kI/r) que represent

representan an los conceptos y los conceptos y leyes que rigen el leyes que rigen el comportamiento de las cargascomportamiento de las cargas eléctricas en la solución de problemas prácticos relacionados con el entorno eléctricas en la solución de problemas prácticos relacionados con el entorno inmediato y/o la vida cotidiana para obtener resultados cuantitativos.

inmediato y/o la vida cotidiana para obtener resultados cuantitativos.

•

• Utiliza de Utiliza de manera manera responsable responsable los los conceptos conceptos de de carga carga eléctrica, eléctrica, campocampo eléctrico, energía potencial eléctrica, potencial eléctrico, intensidad de eléctrico, energía potencial eléctrica, potencial eléctrico, intensidad de corriente eléctrica

corriente eléctrica, , voltaje, resistevoltaje, resistencia, potencia, campo magnético, y lencia, potencia, campo magnético, y leyesyes de Coulomb, Ohm, Ampere, Watt, Joule y Faraday, de la electricidad y el de Coulomb, Ohm, Ampere, Watt, Joule y Faraday, de la electricidad y el magnetismo en la explicación de situaciones de la vida cotidiana, para magnetismo en la explicación de situaciones de la vida cotidiana, para

proponer líneas de acción que ayuden a mejorar su comunidad, estado, región, proponer líneas de acción que ayuden a mejorar su comunidad, estado, región, país o mundo.

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1. Electrostática

La electricidad es un fenómeno

La electricidad es un fenómeno físicofísicoque se ha estudiado desde el siglo XVII.que se ha estudiado desde el siglo XVII. Los

Los_{primeros cientícos se sentían atraídos por los fenómenos eléctricos y por la}_{primeros cientícos se sentían atraídos por los fenómenos eléctricos y por la}

posibilidad de aprovecharlos de alguna forma en

posibilidad de aprovecharlos de alguna forma en el futuro. Les resultabael futuro. Les resultaba interesante cómo diversos objetos podían atraerse o repelerse después de

interesante cómo diversos objetos podían atraerse o repelerse después de haberhaber sido frotados contra alguna tela o

sido frotados contra alguna tela o trozo de piel.trozo de piel.

Empezarem

Empezaremos estudiando las os estudiando las cargas que se encuentran en reposo, cargas que se encuentran en reposo, las cuales sonlas cuales son objeto de estudio de

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1.1. Cargas y campos eléctricos

Benjamín Franklin, físico estadounidense que vivió en el siglo XVIII, se

Benjamín Franklin, físico estadounidense que vivió en el siglo XVIII, se dio cuentadio cuenta de que las

de que las interacciones eléctricas eran de atracción o repulsión, y de que interacciones eléctricas eran de atracción o repulsión, y de que cuerposcuerpos del mismo tipo (por ejemplo, globos), generan una fuerza de repulsión entre ellos del mismo tipo (por ejemplo, globos), generan una fuerza de repulsión entre ellos mientras que los cuerpos que

mientras que los cuerpos que se usaron para cargarlos (por ejemplo, cabello), sese usaron para cargarlos (por ejemplo, cabello), se comportaban diferente.

comportaban diferente.

La carga eléctrica es la propiedad de los cuerpos que los

La carga eléctrica es la propiedad de los cuerpos que los hace atraer o repeler ahace atraer o repeler a

otros cuerpos.

Franklin hizo cientos de experimentos con diferentes materiales, y en todos Franklin hizo cientos de experimentos con diferentes materiales, y en todos

los casos sólo identicó dos tipos de cargas eléctricas. A las cargas adquiridas los casos sólo identicó dos tipos de cargas eléctricas. A las cargas adquiridas

por frotar una barra de vidrio con lana las

por frotar una barra de vidrio con lana las denominó cargas positivas (+) y a ldenominó cargas positivas (+) y a lasas adquiridas por frotar una barra de plástico con lana

adquiridas por frotar una barra de plástico con lana las denominó cargas negativaslas denominó cargas negativas (-). Los cuerpos cargados eléctricamente obedecen a una

(-). Los cuerpos cargados eléctricamente obedecen a una regla simple:regla simple:

Cargas del mismo signo se

Cargas del mismo signo se repelen y cargas del signo contrario se atraen.repelen y cargas del signo contrario se atraen.

Posteriormente, con el desarrollo de nuevos conocimientos cientícos, se Posteriormente, con el desarrollo de nuevos conocimientos cientícos, se

descubrió que los

descubrió que los átomos están compuestos por pequeñas partículas llamadasátomos están compuestos por pequeñas partículas llamadas protones, electrones y neutr

protones, electrones y neutrones. Se ones. Se encontró que lencontró que los protones tienen cargaos protones tienen carga positiva, y los electrones tienen carga negativa. Los neutrones no tienen

positiva, y los electrones tienen carga negativa. Los neutrones no tienen carga porcarga por lo que las partículas con carga no

lo que las partículas con carga no los atraen ni los repelen.los atraen ni los repelen.

En condiciones normales, los cuerpos no tienen carga, es decir, tienen el mismo En condiciones normales, los cuerpos no tienen carga, es decir, tienen el mismo número de protones y electr

número de protones y electrones. Los protones de un cuerpo ones. Los protones de un cuerpo sólido no sesólido no se trasladan fácilmente a través de

trasladan fácilmente a través de él. Tél. Tampoco pueden salir del ampoco pueden salir del cuerpo con cuerpo con facilidad.facilidad. Son los electrones que se pierden o se ganan, los responsables de la

Son los electrones que se pierden o se ganan, los responsables de la cargacarga eléctrica del cuerpo.

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Clasifcación de los materiales Clasifcación de los materiales C

Conductoresonductores AAisladoresisladores SSemiconductoresemiconductores

Los materiales que Los materiales que permiten el movimiento permiten el movimiento de las cargas eléctricas de las cargas eléctricas a través de ellos.

a través de ellos. Ejemplo: los metales. Ejemplo: los metales.

Los materiales que Los materiales que retienen las cargas retienen las cargas

eléctricas sin permitir su eléctricas sin permitir su desplazamiento hacia desplazamiento hacia otras partes del cuerpo. otras partes del cuerpo. Ejemplo: el caucho, los Ejemplo: el caucho, los plásticos, el vidrio, la plásticos, el vidrio, la porcelana, la mica y el porcelana, la mica y el papel. papel. Sus propiedades Sus propiedades eléctricas se distinguen eléctricas se distinguen por encontrarse entre por encontrarse entre los conductores y los los conductores y los aisladores. aisladores. Ejemplos: el silicio, el Ejemplos: el silicio, el germanio. germanio.

Cuadro tomado de:

http:/

http://sica.cubaeduca.cu/medias/interactividades/F112electrizacion/co/modulo_contenido_4.html /sica.cubaeduca.cu/medias/interactividades/F112electrizacion/co/modulo_contenido_4.html

Como se ha dicho, en condiciones normales un

Como se ha dicho, en condiciones normales un cuerpo no tiene carga eléctrica,cuerpo no tiene carga eléctrica, pues posee un

pues posee un número de electrones igual al número de protones. Entoncesnúmero de electrones igual al número de protones. Entonces ¿cómo podrá dicho cuerpo adquirir una carga?

¿cómo podrá dicho cuerpo adquirir una carga? Cuando dos objetos diferentes se

Cuando dos objetos diferentes se rozan entre sí, los electronesrozan entre sí, los electrones de los átomos entran en contacto y la posibilidad de que

de los átomos entran en contacto y la posibilidad de que brinquen de un átomo a otro aumenta. Cuando esto sucede, brinquen de un átomo a otro aumenta. Cuando esto sucede, el átomo que recibe los

el átomo que recibe los electrones tiene un número mayorelectrones tiene un número mayor de electrones respecto a los protones, y se dice que

de electrones respecto a los protones, y se dice que estáestá cargado negativamente. Por el contrario, el átomo que

cargado negativamente. Por el contrario, el átomo que perdióperdió electrones tiene más protones respecto a

electrones tiene más protones respecto a los electrones, y selos electrones, y se dice que está cargado positivamente. Esta forma

dice que está cargado positivamente. Esta forma de cargar eléctricamente a losde cargar eléctricamente a los cuerpos se le conoce como

cuerpos se le conoce como frotamientofrotamiento..

Supongamos que acercamos un objeto

Supongamos que acercamos un objeto cargadocargado

eléctricamente a una esfera metálica, los electrones libres eléctricamente a una esfera metálica, los electrones libres serán atraídos o rechazados hacia un costado

serán atraídos o rechazados hacia un costado de la esfera. Estode la esfera. Esto

signica que del otro costado quedaron átomos de la esfera signica que del otro costado quedaron átomos de la esfera

metálica a los cuales

metálica a los cuales les faltan electrones. Entonces se puedeles faltan electrones. Entonces se puede decir que del lado de

decir que del lado de los electrones la cara es negativa y quelos electrones la cara es negativa y que del lado opuesto de la esfera la carga es positiva. La carga en del lado opuesto de la esfera la carga es positiva. La carga en

cada costado de la esfera fue inducida por la presencia de un objeto cargado, es cada costado de la esfera fue inducida por la presencia de un objeto cargado, es decir, los costados de la

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La interacción entre los cuerpos

La interacción entre los cuerpos cargados secargados se realiza a través del campo eléctrico, el cual se realiza a través del campo eléctrico, el cual se

dene como el medio material que rodea a los dene como el medio material que rodea a los

cuerpos cargados y hace posible su interacción cuerpos cargados y hace posible su interacción con otros cuerpos cargados.

con otros cuerpos cargados.

1.2. Proporción directa e inversa en fenómenos físicos

Proporcionalidad directa Proporcionalidad directa

Dos magnitudes son directamente proporcionales si al multiplicar o

Dos magnitudes son directamente proporcionales si al multiplicar o dividir una dedividir una de ellas por un número, la otra queda multiplicada o dividida por ese mismo número. ellas por un número, la otra queda multiplicada o dividida por ese mismo número. Al dividir cualquier valor de la segunda magnitud por su

Al dividir cualquier valor de la segunda magnitud por su correspondiente valorcorrespondiente valor de la primera magnitud, se

de la primera magnitud, se obtiene siempre el mismo valor (constante). A estaobtiene siempre el mismo valor (constante). A esta constante se le llama

constante se le llama razón de proporcionalidad directa.razón de proporcionalidad directa.

Ejemplos Ejemplos::

•

• En un aeropuerto aterrizan tres aviones cadaEn un aeropuerto aterrizan tres aviones cada 20 minutos

20 minutos ¿Cuántos aviones aterrizan cada¿Cuántos aviones aterrizan cada 60 minutos?

60 minutos?

Información tomada de:

https://matelucia.wordpress.com/2- 1-orden-de-fracciones-decimales- y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/ proporcionalidad/

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•

• En una caja hay 200 caramelos de dos sabores; limón y naranja. En una caja hay 200 caramelos de dos sabores; limón y naranja. Si por cadaSi por cada caramelo de limón hay 3 de

caramelo de limón hay 3 de naranja.naranja. ¿Cuántos caramelos de naranja hay en la¿Cuántos caramelos de naranja hay en la caja?

caja?

https://matelucia.wordpress.com/2-1-orden-de-fracciones-decimales-y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/

fracciones-decimales-y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/

Si representamos la proporción directa grácamente: Si representamos la proporción directa grácamente:

Imagen tomada de:

www.portaleducativo.net

Para practicar:

Para practicar: Proporcionalidad directa e inversaProporcionalidad directa e inversa

Completa las siguientes tablas:

Información tomada

Información tomada de: de: https:/https://luisamariaarias.wordpress.co/luisamariaarias.wordpress.com/m/

matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/

(10)

Proporcionalidad inversa Proporcionalidad inversa

Debemos recordar que una regla de tres inversa se

Debemos recordar que una regla de tres inversa se resuelve multiplicando losresuelve multiplicando los datos que tenemos horizontales y dividiendo entre el dato que

datos que tenemos horizontales y dividiendo entre el dato que sobra. Revisa elsobra. Revisa el siguiente link:

siguiente link:

Debemos recordar que una regla de tres

Debemos recordar que una regla de tres inversa se resuelve multiplicando losinversa se resuelve multiplicando los datos que tenemos horizontales y dividiendo entre el dato que

datos que tenemos horizontales y dividiendo entre el dato que sobra.sobra. Revisa el siguiente link:

Revisa el siguiente link: http:/

http://es.slideshare.net/miguelpuer/es.slideshare.net/miguelpuerto/proporcionalidad-inverto/proporcionalidad-inversa-11820926sa-11820926 Ejemplos

Ejemplos:: •

• En una granja hay 300 gallinas que se comen un camión En una granja hay 300 gallinas que se comen un camión de grano en 20 días.de grano en 20 días. Si se quedan con 100 galli

Si se quedan con 100 gallinas menosnas menos ¿Cuánto tiempo les durará la misma¿Cuánto tiempo les durará la misma cantidad de grano?

cantidad de grano?

Informac

Información ión tomada tomada de: de: https:https:///matelu/matelucia.wordprescia.wordpress.com/2-1-ordes.com/2-1-orden-de-frn-de-fraccionesacciones-

-decimales-y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/

decimales-y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/

•

• Si cuatro máquinas tardan 10 días en Si cuatro máquinas tardan 10 días en terminar una obraterminar una obra ¿Cuánto tardarán el ¿Cuánto tardarán el doble de máquinas?

doble de máquinas?yy ¿La mitad de las máquinas? ¿La mitad de las máquinas?

Información

Información tomada tomada de: de: https:/https://matelucia.w/matelucia.wordpress.com/2-1ordpress.com/2-1-orden-de-fracciones-decimales--orden-de-fracciones-decimales-y-

y-naturales/3-2-problemas-de-proporcionalidad/

(11)

Representando grácamente: Representando grácamente:

Para practicar:

Para practicar: Proporcionalidad directa e inversaProporcionalidad directa e inversa

Completa las siguientes tablas y establece si

Completa las siguientes tablas y establece si hay proporcionalidadhay proporcionalidad

directa o inversa o ninguna de las

directa o inversa o ninguna de las dos.dos.

Ligas

Ligas de de interésinterés

https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/ 11proporcionalidad-y-porcentaje/ Notación científca Notación científca

Hagamos una breve descripción de lo que es la notación cientíca, ya que la Hagamos una breve descripción de lo que es la notación cientíca, ya que la

utilizaremos en los siguientes temas. utilizaremos en los siguientes temas.

(12)

Como ya vimos la notación cientíca se utiliza

Como ya vimos la notación cientíca se utiliza para representar números muypara representar números muy grandes o números muy pequeños de una

grandes o números muy pequeños de una forma abreviada,forma abreviada, ¿cómo le hacemos para¿cómo le hacemos para

sumar, restar, multiplicar o dividir?

(13)

Para practicar:

Para practicar: Notación científcaNotación científca

1

1. Expresa en . Expresa en notación cientíca las siguientes cantidadesnotación cientíca las siguientes cantidades

77,,000000,,000000 8,,9890000 00..00007788

2

2. Realiza las siguientes operaciones. Realiza las siguientes operaciones 5×10

5×1033+2×10+2×1033 (4×10(4×1055)(7×10)(7×1022)) ((1155××110077)÷(3×10)÷(3×1055))

Prefjos Prefjos

El Sistema Internacional de Unidades (SIU) con l

El Sistema Internacional de Unidades (SIU) con la idea de manejar cantidades muya idea de manejar cantidades muy grandes o muy pequeñas en las

grandes o muy pequeñas en las diferentes áreas de trabajo, cuenta con una diferentes áreas de trabajo, cuenta con una serieserie de múltiplos y submúltiplos decimales de l

de múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades, con los as unidades, con los correspondientescorrespondientes

nombres, símbolos, prejos y reglas de utilización y escritura. Los prejos para nombres, símbolos, prejos y reglas de utilización y escritura. Los prejos para

potencias positivas serán abreviados con letras mayúsculas, mientras que los potencias positivas serán abreviados con letras mayúsculas, mientras que los

prejos potencias negativas serán abreviados con letras minúsculas o griegas. prejos potencias negativas serán abreviados con letras minúsculas o griegas.

(14)

Un ejemplo de lo anterior es cuando nos

Un ejemplo de lo anterior es cuando nos referimos a los milímetros, esto esreferimos a los milímetros, esto es

precisamente un prejo agregado a una unidad, que nalmente se convierte en un precisamente un prejo agregado a una unidad, que nalmente se convierte en un solo término y de forma abreviada se escribe mm, donde la primera letra se reere solo término y de forma abreviada se escribe mm, donde la primera letra se reere al prejo y la segunda se reere a la unidad. Otro ejemplo es el término Gigabytes, al prejo y la segunda se reere a la unidad. Otro ejemplo es el término Gigabytes, cuyo prejo es Giga y la unidad son los bytes, escrito de forma abreviada

cuyo prejo es Giga y la unidad son los bytes, escrito de forma abreviada Gb Gb ..

Para reemplazar los prejos por potencias de 10, solo basta jarnos en la potencia Para reemplazar los prejos por potencias de 10, solo basta jarnos en la potencia

correspondiente y reemplazar

correspondiente y reemplazarla, por ejemplo, la, por ejemplo, 5 Tm (5 Terámetros), la potencia5 Tm (5 Terámetros), la potencia equivalente a Tera es 10

equivalente a Tera es 101212y los escribimos como sigue:y los escribimos como sigue:

5 Tm = 5×10

1212

m

De manera contraría el número 1.3×10

De manera contraría el número 1.3×10−6−6_{Pa se escribe 1.3}_{Pa se escribe 1.3 Pa}_Pa (1.3_{(1.3 microPasc}_{microPascales), es}_{ales), es}

decir, se sustituye la potencia de 10 por el símbolo del prejo que le corresponde. decir, se sustituye la potencia de 10 por el símbolo del prejo que le corresponde.

1.3. Ley de Coulomb

Balanza de torsión Balanza de torsión

Imagen tomada de:

Imagen tomada de: http:/http://catal/catalogacionrogacionrua.unam.ua.unam.mx/mx/

enciclopedia/sica/Text/49_tema_03_3.1.2.html enciclopedia/sica/Text/49_tema_03_3.1.2.html

Charles Coulomb (1736-1806) fue Charles Coulomb (1736-1806) fue un físico francés que realizó una un físico francés que realizó una serie de experimentos para tratar de serie de experimentos para tratar de entender las características de las entender las características de las fuerzas eléctricas. Con una balanza fuerzas eléctricas. Con una balanza de torsión colocó diferentes valores de torsión colocó diferentes valores de cargas eléctricas en esferas de cargas eléctricas en esferas metálicas, y mediante la torsión de metálicas, y mediante la torsión de un material elástico midió la

un material elástico midió la fuerzafuerza entre las esferas cargadas cuando se entre las esferas cargadas cuando se encontraban separadas una cierta encontraban separadas una cierta distancia.

distancia.

Los resultados de estos experimentos fueron resumidos en un enunciado l

Los resultados de estos experimentos fueron resumidos en un enunciado l lamadolamado Ley de Coulomb, el cual establece:

Ley de Coulomb, el cual establece:

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es directamente

proporcional al producto de ellas y es

proporcional al producto de ellas y es inversamente proporcional al cuadradoinversamente proporcional al cuadrado

de la distancia que las separa.

(15)

Escribiendo este enunciado en una ecuación matemática que permita calcular la Escribiendo este enunciado en una ecuación matemática que permita calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas que están separadas a una cierta distancia se fuerza eléctrica entre dos cargas que están separadas a una cierta distancia se tiene:

tiene:

La unidad de la carga eléctrica en el SIU es el

La unidad de la carga eléctrica en el SIU es el CC_{oulomb, que se abrevia (C), en}_{oulomb, que se abrevia (C), en}

honor al físico Charles Coul

honor al físico Charles Coulomb. Dado que existen cargas positiomb. Dado que existen cargas positivas vas y negativas, sey negativas, se deberá considerar que si las dos

deberá considerar que si las dos cargas tienen el mismo signo entonces cargas tienen el mismo signo entonces habráhabrá entre ellas una fuerza de repulsión y si las dos cargas son de

entre ellas una fuerza de repulsión y si las dos cargas son de signos opuestos,signos opuestos, entonces la fuerza será de atracción.

entonces la fuerza será de atracción.

Supongamos que tenemos un protón, cuya carga es de 1.6×10

Supongamos que tenemos un protón, cuya carga es de 1.6×10−19−19 C C _{, a una}_{, a una distancia}_distancia

de 1

de 1mm de un electrón cuya carga es de de un electrón cuya carga es de −1.6×10−1.6×10−19−19 C C .. LaLa fuerzafuerza eléctricaeléctrica entreentre ellosellos

dos será: dos será:

(16)

Esta fuerza que existe entre el protón y el electrón es

Esta fuerza que existe entre el protón y el electrón es de atracción ya que sonde atracción ya que son cargas de signo opuesto.

cargas de signo opuesto.

Para practicar:

Para practicar: Ley de CoulombLey de Coulomb

1

1. Dos pequeñas canicas, que tienen carga de . Dos pequeñas canicas, que tienen carga de +1 +1  C C _{y −10}_{y −10} C C _{,, es}_está_tán_{n a u}_{a una}_{na di}_dist_stan_anci_cia_a

r

r=0.5=0.5 m m ..¿Cuál es la fuerza ¿Cuál es la fuerza electrostática entre ellas?electrostática entre ellas?

2

2..¿Cuál es la separación entre dos cargas de −4¿Cuál es la separación entre dos cargas de −4 C C si la fuerza de repulsión entresi la fuerza de repulsión entre

ellas es 200 ellas es 200 N N ??

1.4. Intensidad del campo eléctrico

Anteriormente se revisó que los

Anteriormente se revisó que los cuerpos cargados interaccionan mediante sucuerpos cargados interaccionan mediante su campo eléctrico, el cual produce una fuerza por unidad

campo eléctrico, el cual produce una fuerza por unidad de carga.de carga.

La intensidad del campo eléctrico (

) en un punto

en el espacio es igual al cociente entre la fuerza que

ejerce el campo sobre un cuerpo

cargado y la carga

del cuerpo.

En el sistema métrico, una unidad

En el sistema métrico, una unidad de intensidad del campo eléctrico es de intensidad del campo eléctrico es el newtonel newton por coulomb (N/C).

por coulomb (N/C).

Supongamos ahora que deseamos calcular la intensidad del campo

Supongamos ahora que deseamos calcular la intensidad del campo E E a una a una

di

diststanancicia a dede ununaa sosolala cacargrgaa Q Q _{.. La}_{La fu}_fuer_erza_{za qu}_que_{e ej}_ejer_erce_{ce ssob}_obrre_{e la}_{la c}_car_arga_{ga de}_{de pr}_pru_ue_eba_{ba en}_en

ese punto es, a partir de la ley de Coulomb: ese punto es, a partir de la ley de Coulomb:

(17)

Sustituyendo el valor de F en la ecuación

Sustituyendo el valor de F en la ecuación = se obtiene,= se obtiene,

si simplicamos se obtiene una nueva expresión para calcular la intensidad del si simplicamos se obtiene una nueva expresión para calcular la intensidad del campo eléctrico en términos de una carga y una distancia:

campo eléctrico en términos de una carga y una distancia:

Ejemplos Ejemplos::

1

1. Una carga de +2. Una carga de +2 C C _co_colo_loca_cada_{da en}_{en un}_{un pu}_punt_nto_o P P _{en un campo eléctrico experimenta}_{en un campo eléctrico experimenta}

una fuerza de 8×10−4

una fuerza de 8×10−4 N N _{.. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en ese punto?}_{¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en ese punto?}

2

2.. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2 m de una carga¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2 m de una carga

de 12

(18)

Para practicar:

Para practicar: Intensidad del campo eléctricoIntensidad del campo eléctrico

1

1.. En un punto determinadoEn un punto determinado, la intensidad del campo eléctr, la intensidad del campo eléctrico es de 40ico es de 40 N N _/_/C C _{. Una}_{. Una}

carga desconocida recibe una fuerza de 5×10

carga desconocida recibe una fuerza de 5×10−5N−5N.. ¿Cuál es la magnitud de la carga?¿Cuál es la magnitud de la carga?

2

2.. Calcula la Calcula la distancia a la distancia a la que está de uque está de un punton puntoP P _{una carga de 3}_{una carga de 3} C C _que_que

experime

(19)

2.

2. Ele

Ele

ctr

odi

nám

ica

La electrodinámica se encarga de estudiar a las

La electrodinámica se encarga de estudiar a las cargas eléctricas en movimiento.cargas eléctricas en movimiento.

2.1. Intensidad de corriente eléctrica

En el siglo XVIII cuando se hicieron los

En el siglo XVIII cuando se hicieron los primerosprimeros experiment

experimentos con electricidad, sólo os con electricidad, sólo se disponía de cargase disponía de carga eléctrica generada por frotamient

eléctrica generada por frotamiento o o o por inducción. Sepor inducción. Se logró (por primera vez, en 1800) tener un

logró (por primera vez, en 1800) tener un movimientomovimiento constante de carga cuando el físico

constante de carga cuando el físico italiano Alessandroitaliano Alessandro V

Volta inventó la olta inventó la primera pila eléctrica.primera pila eléctrica.

Si suponemos que la corriente eléctrica es el ujo ordenado de carga (electrones) Si suponemos que la corriente eléctrica es el ujo ordenado de carga (electrones)

entre dos puntos de un

entre dos puntos de un material conductor, una pregunta esmaterial conductor, una pregunta es ¿cuánta corriente pasa¿cuánta corriente pasa

por el conductor en cierto tiempo?

por el conductor en cierto tiempo? Para responderla, se establece la intensidad dePara responderla, se establece la intensidad de

corriente eléctrica, la cual se dene a continuación. corriente eléctrica, la cual se dene a continuación.

Si suponemos que la corriente eléctrica es el ujo ordenado de carga (electrones) Si suponemos que la corriente eléctrica es el ujo ordenado de carga (electrones)

entre dos puntos de un

entre dos puntos de un material conductor, una pregunta es ¿cuánta corriente pasamaterial conductor, una pregunta es ¿cuánta corriente pasa por el conductor en cierto tiempo? Para responderla, se establece la i

por el conductor en cierto tiempo? Para responderla, se establece la intensidad dentensidad de

corriente eléctrica, la cual se dene a continuación. corriente eléctrica, la cual se dene a continuación.

La intensidad de corriente eléctrica

I I

es la rapidez del

ujo de carga

ujo de carga QQ

que pasa por una

sección transversal

en un conductor eléctrico.

(20)

Ejemplos Ejemplos::

1

1.. ¿Cuál es la carga que pasa por una sección transversal de un conductor¿Cuál es la carga que pasa por una sección transversal de un conductor eléctrico, en 5 s si se mantiene en él una corriente de 8 A?

eléctrico, en 5 s si se mantiene en él una corriente de 8 A?

Para practicar:

Para practicar: Intensidad de corriente eléctricaIntensidad de corriente eléctrica

1

1. Calcula la corriente en amperes cuando 690. Calcula la corriente en amperes cuando 690 C C _{de carga que pasan por un punto}_{de carga que pasan por un punto}

dado en 2 min. dado en 2 min.

2

2. Si existe una corriente de 24. Si existe una corriente de 24 AA_{durante 50}_{durante 50}s s ,, ¿cuántos coulombs de carga han¿cuántos coulombs de carga han

pasado por el alambre? pasado por el alambre?

2.2. Diferencia de potencial eléctrico 2.2. Diferencia de potencial eléctrico Para abordar este tema comencemos Para abordar este tema comencemos con el concepto de trabajo, el cual es con el concepto de trabajo, el cual es muy intuitivo. Cuando una persona muy intuitivo. Cuando una persona mueve un objeto a una cierta

mueve un objeto a una cierta

distancia podemos decir que efectúa distancia podemos decir que efectúa un trabajo.

un trabajo.

Usando esta idea intuitiva en Física, el trabajo se defne como el producto de la Usando esta idea intuitiva en Física, el trabajo se defne como el producto de la fuerza necesaria para mover un objeto cierta distancia por dicha distancia

(21)

En electricidad muchos problemas prácticos son resueltos si

En electricidad muchos problemas prácticos son resueltos si se consideran losse consideran los cambios que una carga en movimiento experimenta en términos de la energía. cambios que una carga en movimiento experimenta en términos de la energía. Por ejemplo, si se requiere una

Por ejemplo, si se requiere una cierta cantidad de trabajo para mover una cargacierta cantidad de trabajo para mover una carga en contra de ciertas fuerzas eléctricas, la carga tendrá un potencial o posibilidad en contra de ciertas fuerzas eléctricas, la carga tendrá un potencial o posibilidad de aportar una cantidad equivalente de energía cuando

de aportar una cantidad equivalente de energía cuando sea liberada. Entonces lasea liberada. Entonces la

energía potencial eléctrica se dene como sigue: energía potencial eléctrica se dene como sigue:

Consideremos

una

carga positiv

a

+

que

se

encuentra en reposo en el punto A dentro de un

campo eléctrico 

campo eléctrico ..UnaUnafuerzafuerzaeléctricaeléctrica actúaactúa

sobre

la carga. Al trabajo realizado para mover la carga

desde A hasta B

,,

el cual es igual al producto de la

fuerza por la distancia, es a lo que llamaremos

energía potencial eléctrica

.

Las unidades en el SIU para la energía potencial eléctrica son los Joules (J). Las unidades en el SIU para la energía potencial eléctrica son los Joules (J).

Para calcular la energía potencial eléctrica en términos del campo eléctrico, Para calcular la energía potencial eléctrica en términos del campo eléctrico,

retomemos la expresión para calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico retomemos la expresión para calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico

de la

de la cual si cual si despejamosdespejamosF F tenemos tenemos , , sustituyamos sustituyamos en en la la expresiónexpresión

para la energía potencial para la energía potencial

También podemos obtener otra expresión si ahora tomamos a

También podemos obtener otra expresión si ahora tomamos a F F de la Ley de de la Ley de

Coulomb: Coulomb:

Consideremos

(22)

Ejemplos Ejemplos::

1

1. Una carga de 6. Una carga de 6 C C _{se encuentra a 30 mm de otra carga de 16}_{se encuentra a 30 mm de otra carga de 16} C C _{.. ¿Cuál es la}_{¿Cuál es la}

energía potencial del sistema? energía potencial del sistema?

2

2. La intensidad del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas a 25 mm. La intensidad del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas a 25 mm es 8000

(23)

Para practicar:

Para practicar: Diferencia de Diferencia de potencial eléctricopotencial eléctrico 1

1.. ¿Cuál es la energía potencial de una carga de +6¿Cuál es la energía potencial de una carga de +6NC NC localizada a 50 mm de una localizada a 50 mm de una carga de +80

carga de +80 C C ??

En el Tema 1 se estudió la intensidad de campo eléctrico como fuerza por unidad En el Tema 1 se estudió la intensidad de campo eléctrico como fuerza por unidad de carga, la ventaja de un concepto de ese

de carga, la ventaja de un concepto de ese tipo es que permite asignar unatipo es que permite asignar una propiedad eléctrica al espacio. Si se conoce la intensidad del campo en cierto propiedad eléctrica al espacio. Si se conoce la intensidad del campo en cierto punto, es posible predecir la fuerza sobre una carga situada en ese punto. De igual punto, es posible predecir la fuerza sobre una carga situada en ese punto. De igual forma es conveniente asignar otra propiedad al espacio que rodea una carga, y forma es conveniente asignar otra propiedad al espacio que rodea una carga, y que permita predecir la energía potencial eléctrica debida a otra carga situada en que permita predecir la energía potencial eléctrica debida a otra carga situada en cualquier punto. Esta propiedad del espacio se llama potencial y se dene como cualquier punto. Esta propiedad del espacio se llama potencial y se dene como sigue:

sigue:

El potencial

El potencialV V en un en un punto situado a una distanciapunto situado a una distancia

r

r de una carga de una carga Q Q es igual al trabajo por unidad de es igual al trabajo por unidad de carga realizado contra las fuerzas

carga realizado contra las fuerzas eléctricas paraeléctricas para transportar una carga positiva +

transportar una carga positiva +q q desde el innito desde el innito hasta dicho punto.

hasta dicho punto.

En otras palabras, el potencial en determinado punto

En otras palabras, el potencial en determinado puntoAA, es igual a la energía, es igual a la energía potencial por unidad de carga. Las

potencial por unidad de carga. Las unidades de potencial se expresan enunidades de potencial se expresan en JJ_oules_oules

por

porCC_{oulomb, y se conocen como}_{oulomb, y se conocen como}VV_olt._olt.

La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga de prueba positiva que realizan fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga de prueba desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial. Otra forma

desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial. Otra forma de expresar sería armar que la diferencia de potencial entre dos puntos es la de expresar sería armar que la diferencia de potencial entre dos puntos es la diferencia en los potenciales en

diferencia en los potenciales en esos puntos. Por ejemplo si el potencial en ciertoesos puntos. Por ejemplo si el potencial en cierto punto

puntoAA es de 100 es de 100V V y el potencial en otro punto y el potencial en otro puntoBB es de 40es de 40V V , la diferencia de, la diferencia de potencial es:

(24)

2.3. Resistencia eléctrica 2.3. Resistencia eléctrica

La resistencia (

La resistencia (_R_R ) se define como la oposición a que fluya la carga eléctrica.) se define como la oposición a que fluya la carga eléctrica. Aunque la mayoría de los

Aunque la mayoría de los metales son buenos conductores de electricidad.metales son buenos conductores de electricidad. Todos ofrecen cierta oposición a que el flujo

Todos ofrecen cierta oposición a que el flujo de carga eléctrica pase a través dede carga eléctrica pase a través de ellos. La resistencia eléctrica es fija

ellos. La resistencia eléctrica es fija para gran número de para gran número de materiales específicmateriales específicos.os.

2.5. Ley de Watt 2.5. Ley de Watt

El paso de la corriente eléctrica implica forzosamente la liberación de la energía El paso de la corriente eléctrica implica forzosamente la liberación de la energía potencial que se almacenó mediante el voltaje. La ley de Watt establece que potencial que se almacenó mediante el voltaje. La ley de Watt establece que

La potencia eléctrica es directamente proporcional

al voltaje (

al voltaje (VV ) de un circuito y a la ) de un circuito y a la corriente (corriente (II ) que) que

circule por él.

(25)

La unidad para medir la potencia eléctrica es el Watt ( La unidad para medir la potencia eléctrica es el Watt (W W ).).

La expresión para la potencia eléctrica se puede expresar usando la Ley de Ohm La expresión para la potencia eléctrica se puede expresar usando la Ley de Ohm

V

V = I• = I• R R . Al sustituir. Al sustituirV V tenemos: tenemos:

Si usamos la Ley de Ohm pero ahora

Si usamos la Ley de Ohm pero ahora aaI=VR I=VR y lo y lo sustituimos:sustituimos:

Ejemplo Ejemplo::

Un ventilador de una ofcina pequeña tiene una etiqueta en la base que

Un ventilador de una ofcina pequeña tiene una etiqueta en la base que indicaindica 120 V,

120 V, 55 W.55 W. ¿Cuál es la corriente de operación de este ventilador y cuál es su¿Cuál es la corriente de operación de este ventilador y cuál es su resistencia eléctrica?

resistencia eléctrica?

Ve el siguiente video p

Ve el siguiente video para que conozcas más sobara que conozcas más sobre la ley de Wre la ley de Watt: httpatt: https:/s:/// www.youtube.com/watch?v=p_DxCbZBUIA

(26)

2.6. Ley de Joule

La ley de la conservación de la energía arma que la energía no puede crearse ni La ley de la conservación de la energía arma que la energía no puede crearse ni

destruirse, sólo se puede cambiar de una

destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.forma a otra. Al circular una corriente eléctrica a través de un

Al circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de losconductor el movimiento de los electrones dentr

electrones dentro del mismo produce choques con o del mismo produce choques con los átomos del conductorlos átomos del conductor cuando adquieren velocidad constante, lo que hace que parte de la energía cuando adquieren velocidad constante, lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un aumento en la

cinética de los electrones se convierta en calor, con un aumento en la temperaturatemperatura

del conductor. Mientras más corriente uya mayor será el aumento de la energía del conductor. Mientras más corriente uya mayor será el aumento de la energía

térmica del conductor y por consiguiente mayor

térmica del conductor y por consiguiente mayor será el calor liberado. A será el calor liberado. A esteeste fenómeno se le conoce como efecto

fenómeno se le conoce como efecto J Joule.oule.

El calor producido por la corriente eléctrica que uye través de un conductor El calor producido por la corriente eléctrica que uye través de un conductor

es una medida del trabajo hecho

es una medida del trabajo hecho por la corriente venciendo la resistencia delpor la corriente venciendo la resistencia del conductor; la energía requerida para este trabajo es

conductor; la energía requerida para este trabajo es suministrada por una fuente,suministrada por una fuente, mientras más calor produzca mayor será el trabajo hecho

mientras más calor produzca mayor será el trabajo hecho por la corriente ypor la corriente y por consiguiente mayor será la energía suministrada por la fuente; entonces, por consiguiente mayor será la energía suministrada por la fuente; entonces, determinando cuánto calor se produce se puede determinar cuánta energía determinando cuánto calor se produce se puede determinar cuánta energía suministra la

suministra la fuente y viceversa.fuente y viceversa. El calor generado por este efect

El calor generado por este efecto se enuncia en la o se enuncia en la ley de Joule que dice que:ley de Joule que dice que:

Cuando la corriente eléctrica atraviesa un

conductor, éste se calienta, emitiendo energía,

de tal forma que el calor desprendido es

directamente proporcional a la resistencia

del conductor, al tiempo durante el que está

circulando la corriente y al cuadrado de la

corriente que lo atraviesa.

Este fenómeno tiene mucha utilidad en la vida cotidiana, a continuación se Este fenómeno tiene mucha utilidad en la vida cotidiana, a continuación se describen algunas aplicaciones:

(27)

Aplicaciones

ALUMBRADO ELÉCTRICO

Se utilizan para el alumbrado, lámparas, bombillas

o ampollas llamadas incandescencia.

APLICACIONES DOMÉSTICAS

Muchas aplicaciones prácticas del

Muchas aplicaciones prácticas del efecto Jouleefecto Joule

intervienen en la construcción de los aparatos

electrodoméstic

electrodomésticos, tales os, tales como planchas,como planchas,

hervidores, hornos, calentadores de

hervidores, hornos, calentadores de ambiente yambiente y

de agua, secadores, rizadores.

http:/

http://es.slideshare.net/2871137/es.slideshare.net/2871137663/ley-de-joule-diapositivas663/ley-de-joule-diapositivas

Si te interesa construir una

Si te interesa construir una lámpara casera usando la ley de Joule, revisa ellámpara casera usando la ley de Joule, revisa el siguiente video:

(28)

3. Electromagnetismo

En este tema estudiaremos las fuerzas magnéticas. Una

En este tema estudiaremos las fuerzas magnéticas. Una fuerza magnética sefuerza magnética se puede originar por la presencia de

puede originar por la presencia de cargas eléctricas en movimiento, y una fuerzacargas eléctricas en movimiento, y una fuerza eléctrica se puede generar a causa de

eléctrica se puede generar a causa de un campo magnético en un campo magnético en movimiento.movimiento. El funcionamiento de

El funcionamiento de motores eléctricos, generadores, transformadores,motores eléctricos, generadores, transformadores,

interruptores, televisores, radios entre otros dispositivos, depende de la relación interruptores, televisores, radios entre otros dispositivos, depende de la relación entre las fuerzas

entre las fuerzas eléctricas y magnéticas.eléctricas y magnéticas.

3.1. Imanes y campos

3.1. Imanes y campos magnéticos

magnéticos

Los primeros fenómenos magnéticos observados se

Los primeros fenómenos magnéticos observados se relacionaron con fragmentosrelacionaron con fragmentos de piedra de imán o

de piedra de imán o magnetita (óxido de hierro) encontrada cerca de la antiguamagnetita (óxido de hierro) encontrada cerca de la antigua ciudad de Magnesia hace aproximadamente 2000 años. Se observó

ciudad de Magnesia hace aproximadamente 2000 años. Se observó que estosque estos imanes naturales atraían pequeños trozos de hierro no magnetizados. Esta fuerza imanes naturales atraían pequeños trozos de hierro no magnetizados. Esta fuerza de atracción se conoce como

de atracción se conoce como magnetismo y al objeto que ejerce una fuerzamagnetismo y al objeto que ejerce una fuerza magnética se le llama imán.

magnética se le llama imán.

Todo imán está rodeado por un espacio, en el cual se maniestan sus efectos Todo imán está rodeado por un espacio, en el cual se maniestan sus efectos

magnéticos. Dichas regiones se llaman

magnéticos. Dichas regiones se llaman campos magnéticos.campos magnéticos.

El magnetismo terrestre

La tierra se comporta como un imán gigantesco. La tierra se comporta como un imán gigantesco.

Esta circunstancia nos permite orientarnos Esta circunstancia nos permite orientarnos mediante una brújula en cualquier parte de la mediante una brújula en cualquier parte de la tierra.

tierra.La brújulaLa brújula tiene un imán en forma de agujatiene un imán en forma de aguja que siempre gira para estar bien orientado

que siempre gira para estar bien orientado haciahacia

el polo nosrte geográco.

Los

Los polos magnéticospolos magnéticos de la Tierra están invertidos con respecto a sus polos de la Tierra están invertidos con respecto a sus polos

geográcos. El polo norte geográco de la Tierra corresponde a su polo sur

magnético y viceversa

magnético y viceversa. Mas . Mas exactameexactamente, el polo nte, el polo sur magnético de sur magnético de la tierrala tierra

está algo desplazado con relación al norte geográco, concretamente a

unos 1,600 kilómetros. unos 1,600 kilómetros.

http:/

(29)

Clases de imanes

Naturales Naturales

Son los que se

encuentran en la encuentran en la naturaleza, como naturaleza, como algunas rocas. La algunas rocas. La magnetita es una magnetita es una de ellas. de ellas. Artifciales Artifciales

Son los fabricados

por las personas,

normalmente normalmente al frotarlos con al frotarlos con magneita o al magneita o al hacer pasar a hacer pasar a

través de ellos la electricidad.

http:/

http://es.slideshare.net/juan.moreno3/el/es.slideshare.net/juan.moreno3/el-magnetismo-29690255-magnetismo-29690255

Los extremos de los imanes son llamados polos, los cuales son llamados polo Los extremos de los imanes son llamados polos, los cuales son llamados polo sur ysur y polo norte ambos con distinta carga.

polo norte ambos con distinta carga.

Imagen tomada de:

http:/

(30)

3.2. Ley de Ampere

La Ley de Ampere relaciona un campo magnético estático con la causa que lo La Ley de Ampere relaciona un campo magnético estático con la causa que lo produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria.

produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria.

La circulación de la intensidad del campo magnético

en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo

recorre en ese contorno.

Para más

Para más información, revisa información, revisa los siguientes links:los siguientes links: https://www.youtube.com/watch?v=Cp4NVvb9ChM

https://www.youtube.com/watch?v=Cp4NVvb9ChM https:/

https://www./www.youtube.com/watch?v=MV2Zsyoutube.com/watch?v=MV2Zsj5p1ywj5p1yw

3.3. Ondas electromagnéticas

Imagen tomada de:

http:/

http://zeovid/zeovida.net/orgoa.net/orgonitas/nitas/ Son aquellas ondas que no necesitan un

Son aquellas ondas que no necesitan un medio materialmedio material para propagars

para propagarse. Incluyen, entre e. Incluyen, entre otras, la luz visible y lasotras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía celular.

ondas de radio, televisión y telefonía celular.

T

Todas se propagan odas se propagan en el vacío en el vacío a una velocidada una velocidad

constante, mu

constante, muy alta (300 y alta (300 000 km/s), pero 000 km/s), pero no inno in inita.inita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una

estrella lejana hace tanto tiempo que

estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrellaquizás esa estrella haya desaparec

haya desaparecido ya. O podemos enterarnos de ido ya. O podemos enterarnos de unun suceso que ocurre a

suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamentemiles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.

en el instante de producirse.

Las ondas electromagnéticas (O.E.M) se propagan mediante una oscilación de Las ondas electromagnéticas (O.E.M) se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos

campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticelectromagnéticos al “excitar”os al “excitar” los electrones de nuestra retina, nos comunican

(31)

nuestro cerebro “construy

nuestro cerebro “construya” el escenario del mundo en a” el escenario del mundo en que estamos. Las O.E.M.que estamos. Las O.E.M. son también soporte de

son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo dellas telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

mundo actual.

3.4. Inducción electromagnética (leyes de

3.4. Inducción electromagnética (leyes de inducción de Faraday)

inducción de Faraday)

La inducción electromagnética permite la producción de

La inducción electromagnética permite la producción de una corriente eléctricauna corriente eléctrica en un alambre conductor. Éste es el principio de operación básico de muchos en un alambre conductor. Éste es el principio de operación básico de muchos dispositivos eléctricos.

dispositivos eléctricos.

La corriente eléctrica inducida es equivalente a un voltaje inducido en los extremos La corriente eléctrica inducida es equivalente a un voltaje inducido en los extremos del alambre, es como si u

del alambre, es como si una fuente de voltaje estuviera conectada entre susna fuente de voltaje estuviera conectada entre sus extremos para producir la corriente. Así, podemos considerar que

extremos para producir la corriente. Así, podemos considerar que el movimientoel movimiento del imán no sólo induce la

del imán no sólo induce la corriente, sino que también una diferencia de voltajecorriente, sino que también una diferencia de voltaje en el alambre; mientras más rápido se mueva el imán, el voltaje (y la corriente) en el alambre; mientras más rápido se mueva el imán, el voltaje (y la corriente) inducido será mayor.

inducido será mayor.

Cuando se introduce un imán en una bobina,

Cuando se introduce un imán en una bobina, las cargas en su interior se muevenlas cargas en su interior se mueven y producen una corriente eléctrica. Por otro lado, si

y producen una corriente eléctrica. Por otro lado, si el número de espiras enel número de espiras en la bobina crece, el voltaje que

la bobina crece, el voltaje que se induce aumenta proporcionalmente, pues else induce aumenta proporcionalmente, pues el número de cargas que se pone en movimiento también es mayor.

número de cargas que se pone en movimiento también es mayor.

La relación entre estas variables fue descubierta por Michael Faraday y se conoce La relación entre estas variables fue descubierta por Michael Faraday y se conoce como Ley de inducción de Faraday

como Ley de inducción de Faraday El voltaje inducido en una bobina es

El voltaje inducido en una bobina es proporcional al producto del número deproporcional al producto del número de

espiras y a la razón de cambio del campo magnético dentro de dichas espiras.

Dentro de las aplicaciones de la ley de Faraday se encuentran: Dentro de las aplicaciones de la ley de Faraday se encuentran:

Aplicaciones de la

ley de Farada

y

El número de aplicaciones de la ley de Fraday es innito. Prácicamente toda la El número de aplicaciones de la ley de Fraday es innito. Prácicamente toda la

tecnología eléctrica se basa en ella. Aquí indicamos algunas de

tecnología eléctrica se basa en ella. Aquí indicamos algunas de las aplicacioneslas aplicaciones

más directas.

(32)

Motor eléctrico

Relacionado con el generador está el motor eléctrico, en el cual lo

Relacionado con el generador está el motor eléctrico, en el cual lo que se haceque se hace

es girar un electroimán (el rotor) en el interior del campo magnético creado por

otros electroimanes (el estator), haciendo que por

otros electroimanes (el estator), haciendo que por el rotor circule una corrienteel rotor circule una corriente

alterna se puede conseguir una rotación continuada.

Aplicaciones de la

Aplicaciones de la ley de Faradaley de Faradayy

Al estudiar los efectos de inducción de una bobina

(

( primario primario ) se obtiene que en ) se obtiene que en el caso ideal, el voltajeel caso ideal, el voltaje

que resulta en el

que resulta en el secundario es proporcional alsecundario es proporcional al

voltaje del primario. De esta

voltaje del primario. De esta manera se puede elevarmanera se puede elevar

o reducir el voltaje a voluntad. El dispositivo formado

por estas dos bobinas alrededor de un núcleo es un

transformador.

Los transformadore

Los transformadores son esenciales en s son esenciales en la transmisión de la la transmisión de la energía elécrica,energía elécrica,

porque al mismo tiempo

porque al mismo tiempo que aumentan el voltaje, reducen la intensidad deque aumentan el voltaje, reducen la intensidad de

la corriente. De esta forma se minimizan las pérdidas por efecto Joule en la

distribución de energía eléctrica.

http:/

http://es.slideshare.net/hermerG/ley-de-ampere-34542262/es.slideshare.net/hermerG/ley-de-ampere-34542262

Si deseas realizar un experimento consulta el video siguiente: Si deseas realizar un experimento consulta el video siguiente:

https:/

(33)

Otros videos de interés: Otros videos de interés:

https://www.youtube.com/watch?v=Xvh6105mCHk

https://www.youtube.com/watch?v=Vx-7FQ3AA2c

Para practicar:

Para practicar: ElectromagnetismoElectromagnetismo 1

1. . Escribe Verdadero Escribe Verdadero o Fo Falso en also en cada una cada una de las de las siguientes armacionessiguientes armaciones..

2

2. . Realiza una Realiza una búsqueda en búsqueda en internet sobrinternet sobre el e el funcionamiento de funcionamiento de los motoreslos motores

eléctricos y los generadores eléctricos y enfatiza la relación entre estos y la eléctricos y los generadores eléctricos y enfatiza la relación entre estos y la Ley de Faraday.

(34)

Referencias

Hewitt, P.G. (2007).

Hewitt, P.G. (2007). Física conceptual Física conceptual . . México: Pearson-Addison Wesley.México: Pearson-Addison Wesley.

Lozano, R. & López, J. (2005).

Lozano, R. & López, J. (2005). Física I Física I . México: Nueva Imagen.. México: Nueva Imagen.

Pérez Montiel, H. (2007).

Pérez Montiel, H. (2007). Física general Física general . México: Patria Cultural.. México: Patria Cultural.

Tippens, P. E. (2007).