12 (espira)

11 (solenoide)

6 (conductores rectilíneos paralelos indefinidos)

Fuerza entre conductores rectilíneos paralelos

IB Problema 1 Tema electricidad

IB TEST ELECTRICIDAD

Problemas 3 y 4

Problema 3

Problema 4

Movimiento en el campo eléctrico

Movimiento en un campo eléctrico

Una partícula cargada que está en una región donde hay un campo eléctrico, experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico $\overrightarrow{f_e}=q\overrightarrow{E}$ .

• Si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el sentido del campo
• Si la carga es negativa, experimenta una fuerza en sentido contrario al campo

Si el campo es uniforme, la fuerza es constante y también lo es, la aceleración. Aplicando las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, obtenemos la velocidad de la partícula en cualquier instante o después de haberse desplazado una determinada distancia

$a=\frac{qE}{m}$

v=v0+atx=v0t+12

at2

COMPARACIÓN DE LA LEY DE COULOMB Y LA LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Comparación entre la Ley de Coulomb y la Ley de la Gravitación Universal

La mayoría de los cuerpos están compuestos de cantidades iguales de electricidad positiva y negativa, de modo que la fuerza eléctrica entre dos cuerpos MACROSCÓPICOS es muy pequeña o cero. La interacción o fuerza dominante entre dos cuerpos MACROSCÓPICOS es la gravitacional.

La fuerza eléctrica es más fuerte a nivel atómico que la fuerza gravitacional.  La fuerza gravitacional muy débil a nivel atómico. Sus efectos son más evidentes sobre los grandes cuerpos: planetas, estrellas y galaxias.

Esta comparación es relevante ya que ambas leyes dictan el comportamiento de dos de las fuerzas fundamentales de la naturaleza mediante expresiones matemáticas cuya similitud es notoria.

La Ley de la Gravitación Universal establece que la fuerza de atracción entre dos masas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Expresando matemáticamente:

La Ley de Coulomb establece que la fuerza eléctrica entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Expresando matemáticamente:

Se encuentran diferencias importantes entre la Ley de Coulomb y la Ley de Gravitación Universal:

• En el caso de la gravedad no se han podido observar masas de diferente signo como sucede en el caso de las cargas eléctricas
• En el caso de la gravedad la fuerza entre masas siempre es atractiva.
• Los órdenes de magnitud de la fuerza de gravedad y de la fuerza eléctrica son muy distantes.

Para aclararlo analizaremos como actúan ambas fuerzas entre un protón y un electrón en el átomo de hidrógeno.

Comparación entre la Ley de Coulomb y la Ley de la Gravitación Universal

• Ver Gravedad vs Fuerza eléctrica:
• https://www.youtube.com/watch?v=IEP5IM4N7GE
• Ver Gravedad y electromagnetismo:
• https://www.youtube.com/watch?v=28XFfGRyQRQ
• Ver Ordenes de magnitud:
• https://www.youtube.com/watch?v=F87UPP6Fc3o
• Ver Orden de magnitud:
• https://www.youtube.com/watch?v=27bLVPeSg_o
• Ver Orden de magnitud, tutorial interactivo:
• http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/powersof10/index.html

Resumen cálculo del campo magnético

Problemas 1 y 5

Problema 1

Problema 5

Ejemplo de la Ley Lenz

Problema 7 PAU

EFECTOS DEL CAMPO MAGNÉTICO

Explicación de los efectos del campo magnético

Ejemplo sobre los conceptos expuestos

IB problemas 6 y 7

Explicación IB corriente eléctrica

Problema 4

Problema 5

UNIDAD DE ENERGÍA (ELECTRÓN-VOLTIO)

Unidades de energía

Probablemente tienes familiaridad con la utilización del julio como medida de la energía. Sin embargo, en física de partículas usamos algo más conveniente llamado electrón-voltio (eV), en su lugar. La razón de ello es que las energías que se miden en las colisiones de partículas son muy pequeñas y relacionadas con las energías de partículas simples.

La definición de electrón-voltio es la energía cinética adquirida por un solo electrón cuando se mueve a través de un potencial eléctrico de 1 V. Obtenemos la relación siguiente entre julio y electrón-voltio:

A menudo usamos energías del orden de varios millones de electrón-voltios, de modo que es conveniente introducir la siguiente:

Con esta unidad podemos decir 1 GeV (Giga electrón Voltio) en lugar de 1,6x10^-10J (0.00000000016 Julios)

Conversión

Para convertir, por ejemplo, 14 TeV ( la energía de colisión a plena potencia de operación del LHC) a julios, utiliza la fórmula de abajo que te da:

¡qué es aproximadamente la energía de un mosquito en vuelo!

Ahora supongamos que tienes la medida en julios y quieres convertirla en eV. Simplemente haz:

Como ves, 1 julio es, aproximadamente, 6000 PeV. 1 julio es como la energía cinética de una pequeña manzana cuando ha caído 1 metro debido a la gravedad terrestre.

Explicación Ley de Lenz

El signo menos de la ley de Faraday indica el sentido que va a llevar la corriente inducida y se conoce como Ley de Lenz:

El sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que lo produce.

La ley de Lenz significa que la corriente inducida en un circuito tendrá un sentido tal que el campo magnético generado por dicha corriente compense la variación del flujo que la ha causado.

En primer lugar se determina el sentido del campo magnético inducido, con la premisa de que opone a la variación de flujo, es decir, si el flujo aumenta el campo magnético va en el mismo sentido que el que creo la inducción, y si el flujo disminuye el campo magnético va en sentido contrario al que creo la inducción 

Recuerda que para conocer el sentido de la corriente inducida una vez determinado el campo magnético se debe aplicar la regla del sacacorchos:

En la imagen siguiente, el sentido de la corriente debe ser el que aparece en la figura: al desplazarse la barra a la derecha aumenta el flujo hacia dentro, mientras que el campo magnético generado por la corriente inducida es opuesto al existente por lo que hace aumentar el flujo hacia afuera de la página. Si la varilla se desplaza hacia la izquierda se produce el caso opuesto.

Simulacro problema 1 (inducción)

Simulacro problema 3 (inducción)

Diagrama de fuerzas (gravitatoria y eléctrica)

La fuerza gravitatoria es atractiva y siempre apunta hacia el objeto que crea la atracción(si es en la Tierra hacia el suelo).

Mientras que la fuerza eléctrica es una fuerza atractiva o repulsiva y apunta hacia o en sentido contrario a la carga que genera la fuerza.

Problema 15 b) y c)

Problema 15 b)

Problema 15 c)

La ley de Faraday, descubierta por el físico del siglo XIX Michael Faraday. Relaciona la razón de cambio de flujo magnético que pasa a través de una espira (o lazo) con la magnitud de la fuerza electromotriz $\mathcal{E}$E inducida en la espira. La relación es

$\mathcal{E} = \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}$E, equals, start fraction, d, \Phi, divided by, d, t, end fraction

Problema 19

Problema 19

IB Problema 1 y 2

IB Problema 3

Campo eléctrico, carga y descarga

CAMPO ELÉCTRICO, CARGA Y DESCARGA

En los siguientes links podéis reforzar y ampliar la información dada desde un  punto de vista práctico:

Simulador de campo electrostático con fuerzas, intensidades y potencial.

Vídeo con un péndulo electrostático.
Simulador de un generador de Van der Graaf y vídeos de descargas y pelos.
Vídeo de chorro de agua desviado por atracción electrostática.

Simulación del campo eléctrico de una carga positiva
Vídeo con simulación con el campo eléctrico de un dipolo y simulación interactiva.
Vídeo con el efecto de un campo eléctrico sobre una llama.
Simulación de electrón orbitando un protón.