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Mdulo 12. Matemticas y Representaciones del Sistema NaturalUnidad I. Dinmica de fuidos

SEMANA 2

ndice

Presentacin

1. Electrosttica

1.1. Cargas y campos elctricos

1.2. Proporcin directa e inversa en fenmenos fsicos

1.3. Ley de Coulomb

1.4. Intensidad del campo elctrico

2. Electrodinmica

2.1. Intensidad de corriente elctrica

2.2. Diferencia de potencial elctrico2.3. Resistencia elctrica

2.4. Ley de Ohm

2.5. Ley de Watt

2.6. Ley de Joule

3. Electromagnetismo

3.1. Imanes y campos magnticos

3.2. Ley de Ampere

3.3. Ondas electromagnticas

3.4. Induccin electromagntica (leyes de induccin de Faraday)

Referencias

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SEMANA 2

Presentacin

Propsito

Comprender y resolver situaciones de la vida cotidiana donde se presenten

fenmenos vinculados con la electricidad, magnetismo y electromagnetismo,

mediante el conocimiento y el uso adecuado de sus conceptos, as como de los

modelos matemticos que los describen.

Indicadores de desempeo

Describe los conceptos: carga elctrica, campo elctrico, energa potencial

elctrica, potencial elctrico, intensidad de corriente elctrica, voltaje,

resistencia, potencia, campo magntico, y leyes de Coulomb, Ohm, Ampere,

Watt, Joule y Faraday que explican el comportamiento de la electricidad y el

magnetismo, para representarlos sistemticamente mediante la aplicacin de

relaciones y funciones al observar y analizar la presencia de stos en la vida

cotidiana.

Reconoce las unidades de medicin de los conceptos relacionados con la

electricidad y el magnetismo.

Despeja variables relacionadas con los conceptos: carga elctrica, campo

elctrico, energa potencial elctrica, potencial elctrico, intensidad de

corriente elctrica, voltaje, resistencia, potencia, campo magntico y leyes

de Coulomb, Ohm, Ampere, Watt, Joule y Faraday de manera analtica y

sistemtica para apoyar la solucin de problemas que reejan situaciones

elctricas, magnticas y electromagnticas del entorno.

Relaciona las leyes electromagnticas para comprender el funcionamiento delos equipos elctricos de su vida cotidiana.

Identica las leyes de la electricidad y el magnetismo por los conceptos que

intervienen en sus modelos matemticos para aplicarlos en situaciones sobre

estas temticas que se presentan en la vida cotidiana.

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SEMANA 2

Diferencia ecuaciones matemticas de primer y segundo grado utilizando los

conceptos de carga elctrica, campo elctrico, energa potencial elctrica,

potencial elctrico, intensidad de corriente elctrica, voltaje, resistencia,

potencia, campo magntico, y leyes de Coulomb, Ohm, Ampere, Watt, Joule

y Faraday, de la electricidad y el magnetismo que se abordan en esta unidad,para apoyar su comprensin.

Comprende los modelos matemticos (F = kq1q2/r2, 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

y leyes de la electricidad y el magnetismo, para aplicarlos en el estudio

de problemas o experimentos que se presentan en el entorno o en la vida

cotidiana.

Utiliza de manera responsable instrumentos de medicin correspondientes

a cada concepto de la electricidad y el magnetismo para determinar valores

numricos en una situacin especca.

Aplica de manera sistemtica los modelos matemticos (F = kq1q2/r2, 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 los conceptos y leyes que rigen el comportamiento de las cargas

elctricas en la solucin de problemas prcticos relacionados con el entorno

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

Utiliza de manera responsable los conceptos de carga elctrica, campoelctrico, energa potencial elctrica, potencial elctrico, intensidad de

corriente elctrica, voltaje, resistencia, potencia, campo magntico, y leyes

de Coulomb, Ohm, Ampere, Watt, Joule y Faraday, de la electricidad y el

magnetismo en la explicacin de situaciones de la vida cotidiana, para

proponer lneas de accin que ayuden a mejorar su comunidad, estado, regin,

pas o mundo.

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SEMANA 2

1. Electrosttica

La electricidad es un fenmeno fsico que se ha estudiado desde el siglo XVII.

Los primeros cientcos se sentan atrados por los fenmenos elctricos y por la

posibilidad de aprovecharlos de alguna forma en el futuro. Les resultaba

interesante cmo diversos objetos podan atraerse o repelerse despus de haber

sido frotados contra alguna tela o trozo de piel.

Empezaremos estudiando las cargas que se encuentran en reposo, las cuales son

objeto de estudio de la electrosttica.

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SEMANA 2

1.1. Cargas y campos elctricos

Benjamn Franklin, fsico estadounidense que vivi en el siglo XVIII, se dio cuenta

de que las interacciones elctricas eran de atraccin o repulsin, y de que cuerposdel mismo tipo (por ejemplo, globos), generan una fuerza de repulsin entre ellos

mientras que los cuerpos que se usaron para cargarlos (por ejemplo, cabello), se

comportaban diferente.

La carga elctrica es la propiedad de los cuerpos que los hace atraer o repeler aotros cuerpos.

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

los casos slo identic dos tipos de cargas elctricas. A las cargas adquiridas

por frotar una barra de vidrio con lana las denomin cargas positivas (+) y a las

adquiridas por frotar una barra de plstico con lana las denomin cargas negativas

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

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

Posteriormente, con el desarrollo de nuevos conocimientos cientcos, sedescubri que los tomos estn compuestos por pequeas partculas llamadas

protones, electrones y neutrones. Se encontr que los protones tienen carga

positiva, y los electrones tienen carga negativa. Los neutrones no tienen carga por

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

En condiciones normales, los cuerpos no tienen carga, es decir, tienen el mismo

nmero de protones y electrones. Los protones de un cuerpo slido no se

trasladan fcilmente a travs de l. Tampoco pueden salir del cuerpo con facilidad.

Son los electrones que se pierden o se ganan, los responsables de la carga

elctrica del cuerpo.

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Clasifcacin de los materiales

conductores aisladores semiconductores

Los materiales que

permiten el movimiento

de las cargas elctricas

a travs de ellos.

Ejemplo: los metales.

Los materiales que

retienen las cargas

elctricas sin permitir su

desplazamiento hacia

otras partes del cuerpo.

Ejemplo: el caucho, los

plsticos, el vidrio, la

porcelana, la mica y el

papel.

Sus propiedades

elctricas se distinguen

por encontrarse entre

los conductores y los

aisladores.

Ejemplos: el silicio, el

germanio.

Cuadro tomado de:http://sica.cubaeduca.cu/medias/interactividades/F112electrizacion/co/modulo_contenido_4.html

Como se ha dicho, en condiciones normales un cuerpo no tiene carga elctrica,

pues posee un nmero de electrones igual al nmero de protones. Entonces

cmo podr dicho cuerpo adquirir una carga?

Cuando dos objetos diferentes se rozan entre s, los electrones

de los tomos entran en contacto y la posibilidad de que

brinquen de un tomo a otro aumenta. Cuando esto sucede,el tomo que recibe los electrones tiene un nmero mayor

de electrones respecto a los protones, y se dice que est

cargado negativamente. Por el contrario, el tomo que perdi

electrones tiene ms protones respecto a los electrones, y se

dice que est cargado positivamente. Esta forma de cargar elctricamente a los

cuerpos se le conoce como frotamiento.

Supongamos que acercamos un objeto cargado

elctricamente a una esfera metlica, los electrones libres

sern atrados o rechazados hacia un costado de la esfera. Estosignica que del otro costado quedaron tomos de la esfera

metlica a los cuales les faltan electrones. Entonces se puede

decir que del lado de los electrones la cara es negativa y que

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

decir, los costados de la esfera se cargaron por induccin.

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SEMANA 2

La interaccin entre los cuerpos cargados se

realiza a travs del campo elctrico, el cual se

dene como el medio material que rodea a los

cuerpos cargados y hace posible su interaccincon otros cuerpos cargados.

1.2. Proporcin directa e inversa en fenmenos fsicos

Proporcionalidad directa

Dos magnitudes son directamente proporcionales si al multiplicar o dividir una de

ellas por un nmero, la otra queda multiplicada o dividida por ese mismo nmero.

Al dividir cualquier valor de la segunda magnitud por su correspondiente valor

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

constante se le llama razn de proporcionalidad directa.

Ejemplos:

En un aeropuerto aterrizan tres aviones cada

20 minutos Cuntos aviones aterrizan cada

60 minutos?

Informacin tomada de:https://matelucia.wordpress.com/2-

1-orden-de-fracciones-decimales-y-naturales/3-2-problemas-de-

proporcionalidad/

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En una caja hay 200 caramelos de dos sabores; limn y naranja. Si por cada

caramelo de limn hay 3 de naranja. Cuntos caramelos de naranja hay en la

caja?

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

Si representamos la proporcin directa grcamente:

IImagen tomada de:www.portaleducativo.net

Para practicar: Proporcionalidad directa e inversa

Completa las siguientes tablas:

Informacin tomada de: https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/

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SEMANA 2

Proporcionalidad inversa

Debemos recordar que una regla de tres inversa se resuelve multiplicando los

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

siguiente link:

Debemos recordar que una regla de tres inversa se resuelve multiplicando los

datos que tenemos horizontales y dividiendo entre el dato que sobra.

Revisa el siguiente link:

http://es.slideshare.net/miguelpuerto/proporcionalidad-inversa-11820926

Ejemplos:

En una granja hay 300 gallinas que se comen un camin de grano en 20 das.

Si se quedan con 100 gallinas menos Cunto tiempo les durar la misma

cantidad de grano?


Si cuatro mquinas tardan 10 das en terminar una obra Cunto tardarn el

doble de mquinas? yLa mitad de las mquinas?


Proporcionalidad = a ms mquinas menos das
http://es.slideshare.net/miguelpuerto/proporcionalidad-inversa-11820926http://es.slideshare.net/miguelpuerto/proporcionalidad-inversa-11820926

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SEMANA 2

Representando grcamente:

Para practicar: Proporcionalidad directa e inversa

Completa las siguientes tablas y establece si hay proporcionalidad

directa o inversa o ninguna de las dos.

Ligas de inters

https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-

11proporcionalidad-y-porcentaje/

Notacin cientfca

Hagamos una breve descripcin de lo que es la notacin cientca, ya que la

utilizaremos en los siguientes temas.
https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/https://luisamariaarias.wordpress.com/matematicas/tema-11proporcionalidad-y-porcentaje/

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SEMANA 2

Como ya vimos la notacin cientca se utiliza para representar nmeros muy

grandes o nmeros muy pequeos de una forma abreviada, cmo le hacemos para

sumar, restar, multiplicar o dividir? Las reglas son similares a las usadas en lgebra.

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SEMANA 2

Para practicar: Notacin cientfca

1. Expresa en notacin cientca las siguientes cantidades

7,000,000 8,900 0.0078

2. Realiza las siguientes operaciones

5103+2103 (4105)(7102) (15107)(3105)

Prefjos

El Sistema Internacional de Unidades (SIU) con la idea de manejar cantidades muy

grandes o muy pequeas en las diferentes reas de trabajo, cuenta con una serie

de mltiplos y submltiplos decimales de las unidades, con los correspondientes

nombres, smbolos, prejos y reglas de utilizacin y escritura. Los prejos para

potencias positivas sern abreviados con letras maysculas, mientras que los

prejos potencias negativas sern abreviados con letras minsculas o griegas.

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Escribiendo este enunciado en una ecuacin matemtica que permita calcular la

fuerza elctrica entre dos cargas que estn separadas a una cierta distancia se

tiene:

La unidad de la carga elctrica en el SIU es el coulomb, que se abrevia (C), en

honor al fsico Charles Coulomb. Dado que existen cargas positivas y negativas,

se deber considerar que si las dos cargas tienen el mismo signo entonces habr

entre ellas una fuerza de repulsin y si las dos cargas son de signos opuestos,

entonces la fuerza ser de atraccin.

Supongamos que tenemos un protn, cuya carga es de 1.61019 C, a una distancia

de 1m de un electrn cuya carga es de 1.61019C. La fuerza elctrica entre ellos

dos ser:

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SEMANA 2

Esta fuerza que existe entre el protn y el electrn es de atraccin ya que son

cargas de signo opuesto.

Para practicar: Ley de Coulomb

1. Dos pequeas canicas, que tienen carga de +1 C y 10 C, estn a una distancia

r =0.5m. Cul es la fuerza electrosttica entre ellas?

2. Cul es la separacin entre dos cargas de 4 Csi la fuerza de repulsin entre

ellas es 200 N?

1.4. Intensidad del campo elctrico

Anteriormente se revis que los cuerpos cargados interaccionan mediante sucampo elctrico, el cual produce una fuerza por unidad de carga.

La intensidad del campo elctrico ( ) en un puntoen el espacio es igual al cociente entre la fuerza queejerce el campo sobre un cuerpo cargado y la cargadel cuerpo.

En el sistema mtrico, una unidad de intensidad del campo elctrico es el newton

por coulomb (N/C).

Supongamos ahora que deseamos calcular la intensidad del campo Ea una

distancia de una sola carga Q. La fuerza que ejerce sobre la carga de prueba en

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

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SEMANA 2

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

si simplicamos se obtiene una nueva expresin para calcular la intensidad del

campo elctrico en trminos de una carga y una distancia:

Ejemplos:

1. Una carga de +2 C colocada en un punto Pen un campo elctrico experimenta

una fuerza de 8104N. Cul es la intensidad del campo elctrico en ese punto?

2. Cul es la intensidad del campo elctrico a una distancia de 2 m de una cargade 12 C?

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SEMANA 2

Para practicar: Intensidad del campo elctrico

1. En un punto determinado, la intensidad del campo elctrico es de 40 N/C. Una

carga desconocida recibe una fuerza de 5105. Cul es la magnitud de la carga?

2. Calcula la distancia a la que est de un punto Puna carga de 3 C que

experimenta una intensidad de campo elctrico de 1.3 .

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SEMANA 2

2. Electrodinmica

La electrodinmica se encarga de estudiar a las cargas elctricas en movimiento.

2.1. Intensidad de corriente elctrica

En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros

experimentos con electricidad, slo se dispona de carga

elctrica generada por frotamiento o por induccin. Se

logr (por primera vez, en 1800) tener un movimiento

constante de carga cuando el fsico italiano AlessandroVolta invent la primera pila elctrica.

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

entre dos puntos de un material conductor, una pregunta es cunta corriente pasa

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

corriente elctrica, la cual se dene a continuacin.

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

entre dos puntos de un material conductor, una pregunta es cunta corriente pasa

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

corriente elctrica, la cual se dene a continuacin.

La intensidad de corriente elctricaI es la rapidez delujo de carga Q que pasa por una seccin transversalen un conductor elctrico.

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SEMANA 2

Ejemplos:

1. Cul es la carga que pasa por una seccin transversal de un conductor

elctrico, en 5 s si se mantiene en l una corriente de 8 A?

Para practicar: Intensidad de corriente elctrica

1. Calcula la corriente en amperes cuando 690 Cde carga que pasan por un punto

dado en 2 min.

2. Si existe una corriente de 24 Adurante 50 , cuntos coulombs de carga han

pasado por el alambre?

2.2. Diferencia de potencial elctrico

Para abordar este tema comencemos

con el concepto de trabajo, el cual es

muy intuitivo. Cuando una persona

mueve un objeto a una cierta

distancia podemos decir que efecta

un trabajo.

Usando esta idea intuitiva en Fsica, el trabajo se dene como el producto de la

fuerza necesaria para mover un objeto cierta distancia por dicha distancia (T=F.d).

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SEMANA 2

En electricidad muchos problemas prcticos son resueltos si se consideran los

cambios que una carga en movimiento experimenta en trminos de la energa.

Por ejemplo, si se requiere una cierta cantidad de trabajo para mover una carga

en contra de ciertas fuerzas elctricas, la carga tendr un potencial o posibilidadde aportar una cantidad equivalente de energa cuando sea liberada. Entonces la

energa potencial elctrica se dene como sigue:

Consideremos una carga positiva + que seencuentra en reposo en el punto A dentro de uncampo elctrico . Una fuerza elctrica acta hacia

sobre la carga. Al trabajo realizado para mover la

carga desde A hasta B el cual es igual al productode la fuerza por la distancia, es a lo que llamaremosenerga potencial elctrica.

Las unidades en el SIU para la energa potencial elctrica son los Joules (J).

Para calcular la energa potencial elctrica en trminos del campo elctrico,

retomemos la expresin para calcular el valor de la intensidad del campo elctrico

de la cual si despejamos Ftenemos , sustituyamos en la expresin

para la energa potencial

Tambin podemos obtener otra expresin si ahora tomamos a Fde la Ley de

Coulomb:

Consideremos d= r

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SEMANA 2

Ejemplos:

1. Una carga de 6 C se encuentra a 30 mm de otra carga de 16 C.Cul es la

energa potencial del sistema?

2. La intensidad del campo elctrico entre dos placas paralelas separadas a 25 mm

es 800 N/C. Cul es la energa potencial generada por una carga de 2 C?

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SEMANA 2

Para practicar: Diferencia de potencial elctrico1. Cul es la energa potencial de una carga de +6 localizada a 50 mm de una

carga de +80 C?

En el Tema 1 se estudi la intensidad de campo elctrico como fuerza por unidad

de carga, la ventaja de un concepto de ese tipo es que permite asignar una

propiedad elctrica 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

forma es conveniente asignar otra propiedad al espacio que rodea una carga, y

que permita predecir la energa potencial elctrica debida a otra carga situada en

cualquier punto. Esta propiedad del espacio se llama potencial y se dene como

sigue:

El potencial Ven un punto situado a una distanciarde una carga Qes igual al trabajo por unidad decarga realizado contra las fuerzas elctricas paratransportar una carga positiva +qdesde el innitohasta dicho punto.

En otras palabras, el potencial en determinado punto A, es igual a la energa

potencial por unidad de carga. Las unidades de potencial se expresan en joules por

coulomb, y se conocen como volt.

La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga

positiva que realizan fuerzas elctricas para mover una pequea carga de prueba

desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial. Otra formade expresar sera armar que la diferencia de potencial entre dos puntos es la

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

punto Aes de 100 Vy el potencial en otro punto B es de 40 V, la diferencia de

potencial es:

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SEMANA 2

2.3. Resistencia elctrica

La resistencia (R) se dene como la oposicin a que uya la carga elctrica.

Aunque la mayora de los metales son buenos conductores de electricidad. Todos

ofrecen cierta oposicin a que el ujo

de carga elctrica pase a travs de ellos. La resistencia elctrica es ja para gran

nmero de materiales especcos.

2.5. Ley de Watt

El paso de la corriente elctrica implica forzosamente la liberacin de la energa

potencial que se almacen mediante el voltaje. La ley de Watt establece que

La potencia elctrica es directamente proporcional alvoltaje (V) de un circuito y a la corriente (I) que circulepor l.

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

La expresin para la potencia elctrica se puede expresar usando la Ley de Ohm

V = I R. Al sustituir Vtenemos:

Si usamos la Ley de Ohm pero ahora a = y lo sustituimos:

Un ventilador de una ocina pequea tiene una etiqueta en la base que indica

120 V, 55 W. Cul es la corriente de operacin de este ventilador y cul es su

resistencia elctrica?

Ve el siguiente video para que conozcas ms sobre la ley de Watt: https://

www.youtube.com/watch?v=p_DxCbZBUIA

Ejemplo
http://www.youtube.com/watch?v=p_DxCbZBUIAhttp://www.youtube.com/watch?v=p_DxCbZBUIA

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2.6. Ley de Joule

La ley de la conservacin de la energa arma que la energa no puede crearse ni

destruirse, slo se puede cambiar de una forma a otra.

Al circular una corriente elctrica a travs de un conductor el movimiento de los

electrones dentro del mismo produce choques con los tomos del conductor

cuando adquieren velocidad constante, lo que hace que parte de la energa

cintica de los electrones se convierta en calor, con un aumento en la temperatura

del conductor. Mientras ms corriente uya mayor ser el aumento de la energa

trmica del conductor y por consiguiente mayor ser el calor liberado. A estefenmeno se le conoce como efecto joule.

El calor producido por la corriente elctrica que uye travs de un conductor

es una medida del trabajo hecho por la corriente venciendo la resistencia del

conductor; la energa requerida para este trabajo es suministrada por una fuente,

mientras ms calor produzca mayor ser el trabajo hecho por la corriente y

por consiguiente mayor ser la energa suministrada por la fuente; entonces,

determinando cunto calor se produce se puede determinar cunta energa

suministra la fuente y viceversa.

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

Cuando la corriente elctrica atraviesa unconductor, ste se calienta, emitiendo energa,de tal forma que el calor desprendido esdirectamente proporcional a la resistenciadel conductor, al tiempo durante el que estcirculando la corriente y al cuadrado de la

corriente que lo atraviesa.

Este fenmeno tiene mucha utilidad en la vida cotidiana, a continuacin se

describen algunas aplicaciones:

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Aplicaciones

ALUMBRADO ELCTRICO

Se utilizan para el alumbrado, lmparas, bombillas

o ampollas llamadas incandescencia.

APLICACIONES DOMSTICAS

Muchas aplicaciones prcticas del efecto Joule

intervienen en la construccin de los aparatos

electrodomsticos, tales como planchas,

hervidores, hornos, calentadores de ambiente yde agua, secadores, rizadores.

Informacin tomada de:

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

Si te interesa construir una lmpara casera usando la ley de Joule, revisa elsiguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=7PxzIhIlqtA
https://www.youtube.com/watch?v=7PxzIhIlqtAhttps://www.youtube.com/watch?v=7PxzIhIlqtA

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3. Electromagnetismo

En este tema estudiaremos las fuerzas magnticas. Una fuerza magntica se

puede originar por la presencia de cargas elctricas en movimiento, y una fuerza

elctrica se puede generar a causa de un campo magntico en movimiento.

El funcionamiento de motores elctricos, generadores, transformadores,

interruptores, televisores, radios entre otros dispositivos, depende de la relacin

entre las fuerzas elctricas y magnticas.

3.1. Imanes y campos magnticos

Los primeros fenmenos magnticos observados se relacionaron con fragmentos

de piedra de imn o magnetita (xido de hierro) encontrada cerca de la antiguaciudad de Magnesia hace aproximadamente 2000 aos. Se observ que estos

imanes naturales atraan pequeos trozos de hierro no magnetizados. Esta fuerza

de atraccin se conoce como magnetismo y al objeto que ejerce una fuerza

magntica se le llama imn.

Todo imn est rodeado por un espacio, en el cual se maniestan sus efectos

magnticos. Dichas regiones se llaman campos magnticos.

El magnetismo terrestre

La tierra se comporta como un imn gigantesco.

Esta circunstancia nos permite orientarnos

mediante una brjula en cualquier parte de la

tierra. La brjulatiene un imn en forma de aguja

que siempre gira para estar bien orientado hacia

el polo nosrte geogrco.

Los polos magnticosde la Tierra estn invertidos con respecto a sus polos

geogrcos. El polo norte geogrco de la Tierra corresponde a su polo sur

magntico y viceversa. Mas exactamente, el polo sur magntico de la tierra

est algo desplazado con relacin al norte geogrco, concretamente a

unos 1,600 kilmetros.

Informacin tomada de:

http://es.slideshare.net/ANDRRRUCO/electricidad-y-magnetismo-1

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Clases de imanes

Naturales

Son los que se

encuentran en la

naturaleza, como

algunas rocas. La

magnetita es una

de ellas.

Artifciales

Son los fabricados

por las personas,

normalmente

al frotarlos con

magneita o al

hacer pasar a

travs de ellos la electricidad.

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

Los extremos de los imanes son llamados polos, los cuales son llamados polo sur y

polo norte ambos con distinta carga.

Imagen tomada de:

http://es.slideshare.net/sruizde/electromagnetismo-34710103

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3.2. Ley de Ampere

La Ley de Ampere relaciona un campo magntico esttico con la causa que lo

produce, es decir, una corriente elctrica estacionaria.

La circulacin de la intensidad del campo magnticoen un contorno cerrado es igual a la corriente que lorecorre en ese contorno.

Para ms informacin, revisa los siguientes links:

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

https://www.youtube.com/watch?v=MV2Zsj5p1yw

3.3. Ondas electromagnticas

Imagen tomada de:http://zeovida.net/orgonitas/

Son aquellas ondas que no necesitan un medio materialpara propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las

ondas de radio, televisin y telefona celular.

Todas se propagan en el vaco a una velocidad

constante, muy alta (300 0000 km/s), pero no innita.

Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una

estrella lejana hace tanto tiempo que quizs esa estrella

haya desaparecido ya. O podemos enterarnos de unsuceso que ocurre a miles de kilmetros prcticamente

en el instante de producirse.

Las ondas electromagnticas (O.E.M) se propagan mediante una oscilacin de

campos elctricos y magnticos. Los campos electromagnticos al excitar

los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que
https://www.youtube.com/watch?v=Cp4NVvb9ChMhttps://www.youtube.com/watch?v=MV2Zsj5p1ywhttps://www.youtube.com/watch?v=MV2Zsj5p1ywhttps://www.youtube.com/watch?v=Cp4NVvb9ChM

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nuestro cerebro construya el escenario del mundo en que estamos. Las O.E.M.

son tambin soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del

mundo actual.

3.4. Induccin electromagntica (leyes de induccin de Faraday)

La induccin electromagntica permite la produccin de una corriente elctrica

en un alambre conductor. ste es el principio de operacin bsico de muchos

dispositivos elctricos.

La corriente elctrica inducida es equivalente a un voltaje inducido en los extremos

del alambre, es como si una fuente de voltaje estuviera conectada entre sus

extremos para producir la corriente. As, podemos considerar que el movimiento

del imn no slo induce la corriente, sino que tambin una diferencia de voltaje

en el alambre; mientras ms rpido se mueva el imn, el voltaje (y la corriente)

inducido ser mayor.

Cuando se introduce un imn en una bobina, las cargas en su interior se mueven

y producen una corriente elctrica. Por otro lado, si el nmero de espiras en

la bobina crece, el voltaje que se induce aumenta proporcionalmente, pues el

nmero de cargas que se pone en movimiento tambin es mayor.

La relacin entre estas variables fue descubierta por Michael Faraday y se conoce

como Ley de induccin de Faraday

El voltaje inducido en una bobina es proporcional al producto del nmero deespiras y a la razn de cambio del campo magntico dentro de dichas espiras.

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

Aplicaciones de la ley de FaradayEl nmero de aplicaciones de la ley de Fraday es innito. Prcicamente toda la

tecnologa elctrica se basa en ella. Aqu indicamos algunas de las aplicacionesms directas.

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Motor elctrico

Relacionado con el generador est el motor elctrico, en el cual lo que se hacees girar un electroimn (el rotor) en el interior del campo magntico creado porotros electroimanes (el estator), haciendo que por el rotor circule una corrientealterna se puede conseguir una rotacin continuada.

Aplicaciones de la ley de Faraday

Al estudiar los efectos de induccin de una bobina

(primario) se obtiene que en el caso ideal, el voltajeque resulta en el secundario es proporcional alvoltaje del primario. De esta manera se puede elevaro reducir el voltaje a voluntad. El dispositivo formadopor estas dos bobinas alrededor de un ncleo es untransformador.

Los transformadores son esenciales en la transmisin de la energa elcrica,porque al mismo tiempo que aumentan el voltaje, reducen la intensidad dela corriente. De esta forma se minimizan las prdidas por efecto Joule en ladistribucin de energa elctrica.

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

Si deseas realizar un experimento consulta el video siguiente:

https://www.youtube.com/watch?v=feBtqTwTbSk
https://www.youtube.com/watch?v=feBtqTwTbSkhttps://www.youtube.com/watch?v=feBtqTwTbSk

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Otros videos de inters:

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

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

Para practicar: Electromagnetismo

1. Escribe Verdadero o Falso en cada una de las siguientes armaciones.

2. Realiza una bsqueda en internet sobre el funcionamiento de los motores

elctricos y los generadores elctricos y enfatiza la relacin entre estos y la

Ley de Faraday.
https://www.youtube.com/watch?v=Xvh6105mCHkhttps://www.youtube.com/watch?v=Vx-7FQ3AA2chttps://www.youtube.com/watch?v=Vx-7FQ3AA2chttps://www.youtube.com/watch?v=Xvh6105mCHk

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Referencias

Hewitt, P.G. (2007). Fsica conceptual. Mxico: Pearson-Addison Wesley.

Lozano, R. & Lpez, J. (2005). Fsica I. Mxico: Nueva Imagen.

Prez Montiel, H. (2007). Fsica general. Mxico: Patria Cultural.

Tippens, P. E. (2007). Fsica, conceptos y aplicaciones. Mxico: Graw.Hill.

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