FÍSICA III

Introducción

La Física es la ciencia que observa la Naturaleza, y trata de describir las leyes que la gobiernan mediante expresiones matemáticas. Es una ciencia cuantitativa que incluye mecánica, fenómenos térmicos, electricidad y magnetismo, óptica y sonido.

La Física es una ciencia, es decir un conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento y de los cuales se deducen teorias y leyes.

La física no es sólo una ciencia teórica, es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros.

Fuerza eléctrica

Hemos observado situaciones como frotar un globo en el cabello, este es un ejemplo de fenómeno de electrificación o de “cargar” eléctricamente a un objeto. La rama de la física encargada del estudio de estos fenómenos es la electrostática y uno de sus principios fundamentales es que dice que cargas eléctricas de signos iguales se repelen y cargas eléctricas con signos diferentes se atraen.

El electrón

La teoría atómica moderna sostiene que todas las sustancias están constituidas por átomos. Cada átomo tiene un núcleo central cargado positivamente y está rodeado por una nube de electrones cargado negativamente. Un objeto que tenga exceso de electrones decimos que queda cargado negativamente y aquel que tiene carencia de electrones queda cargado positivamente.

Un electrón es considerado como una partícula diminuta y fundamental que forma parte de la estructura del átomo con una carga eléctrica negativa y que orbita alrededor del núcleo atómico, el electrón aporta la mayoría de las propiedades físico-químicas de los elementos y materiales del universo, el electrón es representado con el símbolo e-

Aisladores y conductores

Algunos materiales, específicamente los metales tienen un gran número de electrones libres los cuales pueden moverse por todo el material. Estos tienen la capacidad de transferir electrones de un objeto a otro y se llaman conductores.

La mayor parte de los metales son muy buenos conductores a diferencia de materiales como plástico, azufre, madera, aire seco o el hule que resultan malos conductores de la electricidad que reciben el nombre de aisladores.

Ley de Coulomb

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de sus magnitudes e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que lo separa.

F=fuerza de integración entre las cargas

q1, q2=cargas puntuales

r=distancia de separación

Campo eléctrico

Es aquella región del espacio en la que cualquier carga que entre en ella experimentaría una fuerza eléctrica. El concepto de campo eléctrico fue introducido por primera vez a mediados del siglo XIX por Faraday y lo explica diciendo que una carga Q produce “algo” en el espacio que lo rodea, y este “algo” actúa sobre cualquier carga que se encuentre en un punto dentro del espacio de influencia de la carga Q produciendo una fuerza que actúa sobre la llamada carga de prueba.

La magnitud de la intensidad del campo eléctrico está dada por:

E= intensidad del campo eléctrico

F= fuerza eléctrica

q= magnitud de la carga prueba

Para calcular la fuerza eléctrica es:

F= fuerza eléctrica

E= campo eléctrico

q= carga de prueba

Carga de prueba

F=fuerza eléctrica

E= campo eléctrico

q= carga de prueba

Potencial eléctrico

Cuando se coloca una carga eléctrica dentro de un campo se dice que en cada punto del campo existe un potencial eléctrico y se define a este como el trabajo  que debe realizar el campo eléctrico para desplazar a la

carga de prueba desde el punto de interés hasta el punto de referencia este trabajo se divide por unidad de carga. Su expresión es:

V=potencia eléctrica

Te- trabajo eléctrico

q- carga de prueba

Trabajo eléctrico

Potencial eléctrico

Capacitancia

C- capacitancia

Q- carga eléctrica

C- voltaje

Carga, capacitancia y voltaje en un arreglo en serie

Carga, capacitancia y voltaje en un arreglo en paralelo

Resistencia en paralelo

Ley de Watt

P- potencia

i-Intensidad de corriente

V- tensión

Ley de Joule

Pp- potencia perdida

R- resistencia

i-intensidad de corriente