FUERZA ELECTROSTÁTICA
objetivo general:
Obtener conocimientos de electrostática, corrientes eléctricas y circuitos elementales,
magnetismo y ondas electromagnéticas. Reforzar el enfoque del análisis de fenómenos físicos y la
solución de problemas conforme a la pauta estándar en el pensamiento científico y adquirir habilidad en
la solución de problemas de electricidad y magnetismo hasta mostrar eficiencia al resolverlos.
Objetivos Específicos:
Estudiar los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo partiendo de la ley de Coulomb y
del concepto de campo eléctrico.
Estudiar los conceptos de trabajo y de energía electrostática para enunciar el concepto de potencial
eléctrico.
Aprender el concepto de flujo y enunciará la ley de Gauss.
Estudiar los conceptos de gradiente, de divergencia y el teorema de Gauss para relacionar el
potencial con el campo eléctrico y enunciar la ley de Gauss en forma diferencial.
Estudiar el concepto de rotacional de campos electrostáticos y el teorema de Stokes.
Comprender la ecuación de Poisson y su papel como síntesis de la electrostática.
Estudiar condensadores y el concepto de dipolo eléctrico.
Comprender el fenómeno de polarización y la respuesta lineal de materiales sometidos a la acción
de campos eléctricos externos.
Aprender los conceptos: corriente eléctrica, conductores, dieléctricos, resistencias y algunos
aspectos elementales de circuitos.
Conocer el experimento de Oersted y la relación de los fenómenos magnéticos con los eléctricos.
Comprender la ley de Biot-Savart y la ley de Ampere.
Estudiar la divergencia y el rotacional de los campos magnéticos producidos por corrientes
constantes en el tiempo.
Conocer los conceptos: dipolo magnético, magnetización y respuesta lineal de materiales sometidos
a la acción de campos magnéticos externos.
Conocer el experimento de Faraday para aprender su ley de inducción.
Estudiar la síntesis del electromagnetismo alcanzada por Maxwell.
Comprender el concepto de campos electromagnéticos propagándose en el espacio y la ecuación de
onda.
Aprender que la luz es un fenómeno electromagnético.
En el trabajo de laboratorio el estudiante estará encaminado a alcanzar objetivos semejantes a los
siguientes:
Aprender a medir cargas eléctricas y a observar campos eléctricos y magnéticos.
Medir fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas.
Trazar líneas equipotenciales.
Trabajar con arreglos de resistencias eléctricas y de condensadores, así como de circuitos
conectados en serie y en paralelo.
Analizar circuitos RC, mediante las mediciones de corrientes y voltajes.
Justificacion:
Es de gran importancia por los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica,
esto quiere decir que, durante el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las
cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables ante otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, de los cuales sus efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
Midiendo la distancia a la que se separan estos conductores se puede calcular la cantidad de
la carga del cuerpo.
El electroscopio se emplea para poder detectar la presencia de las cargas eléctricas, para
determinar el signo de las mismas y para poder medir e indicar su magnitud.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que inicialmente se
desarrolló. Posteriormente de la postulación de la recordada ley de Coulomb fue descrita y
utilizada en muchos experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya para la segunda
mitad del siglo XIX las de leyes de Maxwell concluyeron definitivamente en su estudio y explicación, y
permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser analizadas en el mismo marco teórico denominado el electromagnetismo.
Como hemos dicho en el principio, la electricidad y todo lo que de ella se deriva es de suma
importancia, nosotros, la especie humana, hemos sacado un alto valor a su existencia, y lo más
probable es que siga sucediendo. La permanencia en la tierra, nuestra subsistencia y nuestra evolución
está estrechamente ligada a la electricidad y por ende también a la electrostática.
Marco teorico :
La electrostática es la rama de la física que analiza los
efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia
de sus cargas eléctricas, es decir, el estudio de las cargas eléctricas
en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los
fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones
entre los cuerpos que la poseen.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se
desarrolló. Con la postulación de la ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos
de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell
concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la
electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser analizadas en el mismo
marco teórico denominado electromagnetismo.
Marco conceptual :
Capacidad eléctrica:
capacidad eléctrica, que es también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctricaalmacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:
Energía potencial es la energía que tiene un cuerpo situado a una determinada altura sobre el suelo. Ej.: El agua embalsada, que se manifiesta al caer y mover la hélice de una turbina.
El campo eléctrico:
El campo eléctrico (en unidades de voltios por metro) se define como la fuerza (en newtons) por unidad de carga (en coulombs). De esta definición y de la ley de Coulomb, se desprende que la magnitud de un campo eléctrico E creado por una carga puntual.
Marco Procedimental:
Funcion retorno <- potencial (K,Q,R)
P1=K*(Q*R)
retorno <-P1
Fin Funcion
Funcion retorno<-INTcampoelec(Q,EA)
IC<-Q/EA
Fin Funcion
Funcion retorno<-faradeos(C,V)
FS=C/V
retorno<-FS
Fin Funcion
Funcion retorno <- capacitancia(Q,V)
X=Q/V
retorno<-X
Fin Funcion
Proceso evaluado
definir opciones como entero
Escribir "...........MENU..........."
Escribir ".......1)capacitancia ..........."
Escribir ".......2)faradeos......."
Escribir ".......3)intensidad de campo electrica............"
Escribir ".......4)potencial.............."
leer opciones
Segun opciones Hacer
1:
definir C,Q,V como real
Escribir "ingrese valores para Q ";
leer Q;
Escribir "ingrese valores para V ";
leer V;
C<- capacitancia(Q,V)
Escribir "la capacitancia es ", C;
2:
definir F,C,V como real
Escribir "ingrese valores para C";
leer C;
Escribir "ingrese valores para V";
Leer V;
F <-faradeos(C,V)
Escribir "calculando faredeos :",F;
3:
Definir E,Q,EA como real
Escribir "ingrese valores para Q"
Leer Q;
escribir "ingrese valores para A"
leer A;
E<-INTcampoelec(Q,EA)
Escribir "intensidad de campo electrica ",E;
4:
definir P,K,Q,R como real
Escribir "ingrese valores para K";
leer M;
escribir "ingrese valores para Q";
leer V;
escribir "ingrese valores para R";
leer R;
P<- potencial (K,Q,R)
Escribir "potencial es:", P;
Fin Segun
FinProceso
Conclusión:
Un principio de la electrostática es la conservación de la carga eléctrica. Según este principio, los electrones no se crean ni se destruyen, se redistribuyen de un material a otro. De esta manera, se tiene que los electrones que pierde un cuerpo, son ganados por otro. Un cuerpo cargado eléctrica mente influye sobre otro cuerpo o carga. Cuando esto sucede, se dice que ejerce una fuerza eléctrica. La primera investigación acerca de las fuerzas eléctricas fue por Coulomb.
En general el tema, fue muy interesante , por el cual agrado mucho el haber podido, aprender y comprender más, aun cuando tenía una visión distinta sobre el tema, en el cual ahora podemos decir, que comprendemos en una expectativa buena.
Además, de los temas estudiados en este trabajo, se toma como una enseñanza mas en la materia , en la cual se agradece el haber puesto interés por querer enseñado la materia y en especial el tolerar y comprender distintos acontecimientos durante el semestre.
Bibliografía:
http://www.famaf.unc.edu.ar/~anoardo/electrostatica.
http://es.wikipedia.org/wiki/Electroscopio
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza .
http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/recursos/videos/videos_experimentos_fisica/ondas_electromagneticas/carga_contacto
CLASE DEL DÍA JUEVES
Funcion Retorno1 <- CORRIENTE ( V, R, XL, XC )
G<-V/(rc((R^2)+((XL-XC)^2))) //FUNCIÓN DEL "1";
Retorno1<-G
Fin Funcion
Funcion Retorno2 <- EFICIENCIA ( V2, V1, VD )
G<-(V2-V1)/(VD) //FUNCIÓN DEL "2";
Retorno2<-G
Fin Funcion
Funcion Retorno3 <- VOLUMEN ( D )
G<-(0.25)*PI*(D^2) //FUNCIÓN DEL "3";
Retorno3<-G
Fin Funcion
Proceso JUEVES
Definir OPC como Entero
Escribir "*******MENU*******"
Escribir "1)corriente";
Escribir "2)eficiencia volumétrica";
Escribir "3)volumén de desplazamiento";
Escribir "INGRESA UNA OPCION";
Leer OPC;
Segun OPC Hacer
1:
Definir I, V, R, XL, XC Como Real
Escribir "Ingrese V";
Leer V;
Escribir "Ingrese R";
Leer R;
Escribir "Ingrese XL";
Leer XL;
Escribir "Ingrese XC";
Leer XC;
I<-corriente (V, R, XL, XC)
Escribir "La corriente es: ", I;
2:
Definir EV, V2, V1, VD Como Real
Escribir "Ingrese V2";
Leer V2;
Escribir "Ingrese V1";
Leer V1;
Escribir "Ingrese VD";
Leer VD;
EV<-eficiencia (V2, V1, VD)
Escribir "La eficiencia volumetrica es: ", EV;
3:
Definir VD, D Como Real
Escribir "Ingrese D";
Leer D;
VD<-volumen (D)
Escribir "El volumén de desplazamiento es: ", VD;
De Otro Modo:
Escribir "Fuera de Rango";
Fin Segun
finproceso
CLASES DEL VIERNES:
Funcion retorno <- resistencia ( v,i )
g<-v/i
retorno<-g
Fin Funcion
Funcion retorno<- campomag ( u,i,n,l )
z2<-(u*i*n)/2
retorno <-z2
Fin Funcion
Funcion retorno <- caidatension ( f,i,p,s )
ro=-0.0175
fp=0.85
hh<-((f*rc(3)*i*p*cos(ro)*fp)/s)
retorno<-hh
Fin Funcion
Funcion retorno <- corriente (v,r,xl,xc)
g<-v/(rc(r^2+(xl+xc)^2))
retorno <-g
Fin Funcion
Proceso evaluado
definir opciones como entero
Escribir "...........MENU..........."
Escribir ".......1)corriente..........."
Escribir ".......2)caidatension...."
Escribir ".......3)campomagnetico........."
Escribir ".......4)resistenci..............."
leer opciones
Segun opciones Hacer
1:
definir i,v,r,xc,xl como real
Escribir "ingrese voltaje";
leer v;
Escribir "ingrese valor de resistencia"
leer r;
escribir"ingrese el valor de impedancia inductiva "
leer xl;
Escribir "ingrese el valor de impedancia capacitiva"
leer xc;
i<- corriente (v,r,xl,xc);
Escribir "la corriente es ", i;
2:
definir hh,r,f,i,p,s como real
Escribir "ingrese valores para f";
leer f;
Escribir "ingrese valores para i";
Leer i;
Escribir "ingrese valores para p"
leer p;
Escribir "ingrese valores para s"
leer s;
r <-caidatension (f,i,p,s)
Escribir "caida de tension es ",r;
3:
Definir b,u,i,n,l como real
Escribir "ingrese valores para u"
Leer U;
escribir "ingrese valores para i"
leer i;
Escribir "ingrese valores para n"
leer n;
escribir "ingrese valores para l"
leer l;
b<-campomag(u,i,n,l)
Escribir "campo magnetico es ",b;
4:
definir v,i,r como real
Escribir "ingrese valores para v";
leer v;
escribir "ingrese valores para i";
leer i;
r<- resistencia (v,i)
Escribir "la resistencia es ", r;
Fin Segun
FinProceso
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