Desarrollo.
Investiga que es la carga eléctrica y cuál es su expresión matemática.
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia la cual es responsable de producir las interacciones electrostáticas. Se puede dividir en tres tipos:
· Negativa: es cuando tiene más electrones que protones
· Positiva: es cuando tiene menos electrones que protones.
· Neutra: es cuando tiene igual número de electrones que de protones.
La fórmula de carga eléctrica es:
En donde Q es la carga en culombios, I la intensidad en amperios y t el tiempo en segundo.
Enuncia la Ley de Coulomb y su expresión matemática.
La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de estas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.
Donde:
· F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. La cual en el Sistema Internacional se mide en Newtons (N).
· Q y q son los valores de las dos cargas puntuales. La cual en el Sistema Internacional se mide en Columbios (C).
· r es el valor de la distancia que las separa. Su medida en el Sistema Internacional es en metros (m).
· K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. En donde K es aproximadamente utilizando el Sistema Internacional.
Resuelve el siguiente problema:
Si dos cargas de + 1mC están separadas a una distancia de 3 m en el aire, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de repulsión entre ellas?
| Datos: | Fórmula: |
| Sustituyendo: | |
¿Qué se entiende por intensidad de campo eléctrico? ¿Cuál es su expresión matemática o ecuación?
La intensidad del campo eléctrico en un punto es la magnitud vectorial la cual representa a la fuerza eléctrica
la cual actúa por unidad de carga positiva en dicho punto.
Su expresión matemática es la siguiente:
Esta unidad se expresa en Newton por columbio
Propón un ejemplo resuelto de cómo se calcula la magnitud de la fuerza de una carga de un campo eléctrico
Hallar la intensidad del campo eléctrico, si al colocar una carga de prueba igual a 50mC actúa con una fuerza de 2.6N
| | Fórmula: |
| Sustituyendo: | |
El potencial eléctrico de una carga de 2 x 10-6 Coulomb en un punto del campo eléctrico es igual a 1 x 10-4 julios, ¿cuál es el valor del potencial eléctrico en dicho punto del campo eléctrico?
| Datos: | Fórmula: |
| Sustituyendo: | |
¿Qué es la fuerza de Lorentz, cuál es su expresión matemática?
Es cuando una partícula que se encuentra en movimiento experimenta la acción de una fuerza magnética esto recibe el nombre de fuerza de Lorentz.
La ley de Lorentz establece que una partícula cargada (q) que circula a una velocidad (V) por un punto en el que existe una intensidad de campo magnético (B) sufrirá la acción de una fuerza (F) cuyo valor es proporcional al valor de q, B y V obteniéndose con la siguiente fórmula:
Señala algunas aplicaciones de la Ley de Lorentz.
Selector de velocidades.
Se trata de un dispositivo que permite la entrada de partículas cargadas dejando pasar únicamente aquellas que posean una determinada velocidad. Se compone principalmente de dos laminas cargadas paralelas en el que actúan un campo magnético y un campo eléctrico de manera perpendicular en forma conjunta entre sí.
Espectrómetro de masas.
Este es un selector de velocidades por el que se hace pasar isotopos ionizados unidos a una región que posee un campo magnético perpendicular a la trayectoria de los isotopos.
Ciclotrón.
Este dispositivo acelera protones hasta obtener velocidades muy elevadas con el fin de bombardear otros núcleos atómicos y con esto provocar reacciones nucleares con el fin de que nos proporcionen información sobre la estructura de dichos núcleos.
¿Qué leyes se deben de agrupar para las Ecuaciones de Maxwell?
Ley de Gauss para la electricidad.
El flujo eléctrico exterior de cualquier de cualquier superficie cerrada es proporcional a la carga total encerrada dentro de la superficie.
Ley de Gauss para el magnetismo.
El flujo magnético neto exterior de cualquier superficie cerrada es cero. Esto equivale a una declaración sobre el origen del campo magnético.
Ley de inducción de Faraday.
La integral de línea del campo eléctrico alrededor de un bucle cerrado es igual al negativo de la velocidad de cambio del flujo magnético a través del área encerrada por el bucle.
Ley de Ampere.
En el caso de un campo eléctrico estático, la integral de línea del campo magnético alrededor de un bucle cerrado es proporcional a la corriente eléctrica que fluye a través del cable del bucle.
Conclusión.
Todos estos temas se ven implicados en la ingeniería en tecnología ambiental cuando hagamos uso de ellos en las investigaciones sobre el impacto y potencia que tienen las energías renovables.
Cada una de ellas nos permite obtener un conocimiento nuevo el cual adaptaremos a la vida cotidiana y en el nivel industrial.
Referencias
Alcaraz, M. (s.f.). Universidad de Murcia, online. Recuperado el 2 de agosto de 2019, de https://webs.um.es/jmz/IntroFisiCompu/Alumnos/05_Alcaraz_Marta/ecmax.html
Área tecnología, online. (s.f.). Recuperado el 2 de agosto de 2019, de https://www.areatecnologia.com/videos/CARGAS%20ELECTRICAS.htm
División de Ciencias de la Salud, B. y. (2019). Dispositivos Eléctricos. México: Universidad Abierta y a Distancia de México. Recuperado el 2 de agosto de 2019
Fisica Lab, online. (s.f.). Recuperado el 2 de julio de 2019, de https://www.fisicalab.com/apartado/intensidad-campo-electrico#contenidos
Física Lab, online. (s.f.). Recuperado el 2 de agosto de 2019, de https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-coulomb#contenidos
Física Lab, online. (s.f.). Recuperado el 2 de agosto de 2019, de https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-lorentz#contenidos
FisicaLab. (s.f.). Recuperado el 2 de agosto de 2019, de https://www.fisicalab.com/apartado/carga-electrica#contenidos
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