Campo Eléctrico/Magnético: Ley de Coulomb
La fuerza de interacción entre dos cargas puntuales se dirige a lo largo de la línea que une las cargas. La fuerza es de repulsión cuando las cargas son del mismo signo y de atracción cuando son de signos opuestos. El valor de la fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa; y también depende de las características eléctricas del medio.
Principio de Superposición
En un sistema formado por un conjunto de cargas puntuales, la fuerza que ejerce una carga sobre otra es independiente de las fuerzas que ejercen las demás.
Diferencia de Potencial
La diferencia de potencial (ddp) entre dos puntos A y B de un campo eléctrico equivale al trabajo realizado por el campo al transportar la unidad de carga positiva de A a B.
Ley de Gauss
El flujo total que atraviesa una superficie cerrada (superficie gaussiana) es igual a la carga total encerrada en su interior dividida por la constante dieléctrica del vacío.
Ley de Biot-Savart
Establecieron que el campo magnético estático se produce por una corriente eléctrica estacionaria y que puede calcularse al superponer el campo producido por cada uno de los elementos que componen el circuito. Dedujeron que la intensidad de campo es directamente proporcional a la de la fuente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente y el punto considerado.
Bobina/Solenoide
El campo se intensificará mucho más si arrollamos el circuito formando un conjunto de espiras próximas y paralelas por las que circula la misma corriente.
Modelo de Ampere/Magnetización
Explicó este fenómeno admitiendo que toda la materia que constituye el imán está magnetizada porque existen unas corrientes eléctricas internas que se comportan como pequeñas espiras, a las que llamó “corrientes moleculares”. El modelo de Ampere explica la magnetización de la materia por el alineamiento de las corrientes eléctricas internas de la sustancia.
Clasificación de Materiales Magnéticos
- Diamagnéticas: Débilmente repelidas por el campo magnético.
- Paramagnéticas: Apenas atraídas por el campo magnético.
- Ferromagnéticas: Son intensamente atraídas por el campo magnético.
Ley de Ampere
La circulación de vector B a través de una curva cerrada (curva amperiana) es directamente proporcional a la suma de todas las intensidades de corriente que atraviesan la superficie encerrada por la curva.
Ley de Laplace
La intensidad de un campo magnético es numéricamente equivalente al valor de la fuerza que el campo ejerce por unidad de longitud de un conductor recto cuando se sitúa perpendicularmente a las líneas de campo magnético y por el que circula una corriente eléctrica de I = 1A.
Ley de Lorentz
Como una corriente equivale al movimiento de una serie de cargas en el interior del conductor, hay que deducir que sobre una carga móvil debe actuar una fuerza si esta en un campo magnético.
Espectrómetro
Aparato destinado a medir la masa de partículas cargadas en función del radio que traza cada una al penetrar perpendicularmente en un campo magnético uniforme.
Acelerador Lineal de Partículas
Un método eficaz para acelerar las partículas cargadas es aplicar una diferencia de potencial entre los extremos de un tubo hueco y aislante por cuyo interior puedan moverse libremente las cargas. Comprobaron que existe un límite impuesto por las descargas eléctricas entre los extremos. Rolf propuso usar voltajes parciales a través de sucesivos tubos alineados donde se aplican tensiones variables de modo que las partículas incrementan su energía al atravesar los sucesivos tubos.
Acelerador Circular: Ciclotrón
Lawrence diseñó el primer acelerador circular de partículas, el ciclotrón, que se basa en la acción de un campo eléctrico uniforme que las obliga a volver a pasar por el campo eléctrico. El aparato consta de dos electrodos metálicos huecos en forma de D. Los lados rectos de la D están abiertos y separados una distancia d y conectados a una fuente de voltaje alterno. Esta fuente produce un campo eléctrico oscilante. Un haz de iones caracterizados por su masa y carga se inyecta con velocidad despreciable en el centro de las D, aumentando su velocidad y con ello su energía cinética, penetrando en una de las D donde un campo magnético les obliga a girar para volver a pasar de nuevo por el espacio entre las D donde vuelve a acelerarse.
Inducción Electromagnética
Flujo Magnético
El flujo a través de una superficie se define como una magnitud equivalente al resultado de multiplicar escalarmente los vectores intensidad de campo magnético y superficie.
Ley de Faraday-Henry
El valor absoluto medio de la fuerza electromotriz inducida equivale a la rapidez con que cambia el flujo magnético que atraviesa el inducido. De ello se deduce que si el flujo es constante, no habrá fuerza electromotriz inducida ni por tanto corriente inducida.
Ley de Lenz
El sentido de la corriente inducida es tal que el flujo magnético que la corriente produce minimiza el cambio de flujo magnético que la origina.
Autoinducción
En una bobina se produce un flujo magnético que es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que la recorre. La constante de proporcionalidad entre el flujo magnético y la intensidad instantánea recibe el nombre de coeficiente de autoinducción. Las variaciones de la intensidad que recorre la bobina dan lugar a un cambio de flujo y por tanto a una fuerza electromotriz inducida en la propia bobina, es decir, una fuerza electromotriz autoinducida.
Ecuaciones de Maxwell
- Es la ley de Gauss para el campo eléctrico. El flujo a través de una superficie cerrada depende solo de la carga eléctrica que contiene esta superficie y de la permitividad eléctrica del medio.
- Llamada también ley de Gauss del magnetismo, indica que el flujo a través de una superficie cerrada siempre es nulo, lo que es consecuencia de la no existencia de polos magnéticos aislados.
- Esta expresión recoge la ley de Faraday-Lenz: los flujos magnéticos variables con el tiempo originan una fuerza electromotriz inducida que, a su vez, genera un campo eléctrico.
- La denominada ley de Ampere-Maxwell incluye la relación simétrica entre los dos campos, e indica que los campos eléctricos variables originan también campos magnéticos.