Líneas de Campo Eléctrico y Magnético

Líneas de Campo Eléctrico y Magnético[pic 1][pic 2]

¿De qué manera se pueden visualizar el campo eléctrico y magnético originados por diferentes fuentes?

         Materiales y Equipos        

Los materiales y equipos son los mostrados en los videos que los estudiantes deben observar para realizar las actividades del procedimiento y responder las preguntas de la evaluación de este cuadernillo, estos se encuentran en los sitios web:

 reload=10 , https://www.youtube.com/watch?v=HvnfA_ZuyBs , https://www.youtube.com/watch?v=jOD1XDio-         ,

 5s y https://www.youtube.com/watch?v=90frtn85bJ4

Con los títulos: Campo magnético de un solenoide, Electroimán, Líneas de inducción magnética y Líneas de inducción magnéticas de un hilo conductor

         Temática Relacionada        

Vivimos en un mundo afectado por la influencia de campos eléctricos y magnéticos, los cuales se encuentran presenten en la mayoría de los electrodomésticos y dispositivos que hacen parte de nuestra vida diaria, tales como: motores eléctricos, cinescopios de televisión, hornos de microondas, altavoces, impresoras de computadora y unidades de disco, entre otros. Los aspectos más conocidos del magnetismo son los que asociamos con los imanes permanentes, los cuales atraen objetos de hierro no magnetizados y también atraen o repelen otros imanes. Una aguja de brújula que se alinea con el magnetismo de la Tierra es un ejemplo de esta interacción. Pero la naturaleza fundamental del magnetismo es la interacción de cargas eléctricas en movimiento. A diferencia de las fuerzas eléctricas, que actúan sobre cargas eléctricas ya sea que estén en movimiento o no, las fuerzas magnéticas actúan sólo sobre cargas en movimiento.

Las cargas eléctricas pueden mover a través de gases, líquidos y sólidos, ocasionando una corriente eléctrica a través de estos materiales, la cual produce un campo magnético en el espacio que rodea a esta corriente; además de las cargas en movimiento los imames también originan campos magnéticos a su alrededor.

En este cuadernillo se muestran las líneas de campo eléctrico originados por cargas puntuales, esferas cargadas, dipolos eléctricos y placas paralelas cargadas; y las líneas de campo

magnético producidas por los imanes rectangulares, hilos conductos y bobinas en forma de solenoide.

En la figura 1a se muestran las líneas de campo eléctrico causadas por el campo creado por una sola carga puntual positiva. Este dibujo en dos dimensiones sólo muestra las líneas de campo que están en el plano que contiene a la carga puntual. De hecho, las líneas están dirigidas radialmente alejándose de la carga en todas las direcciones; por lo tanto, en lugar de una “rueda” plana de líneas, como la que se muestra, es necesario imaginar toda una distribución esférica de líneas. Si se colocara una carga de prueba positiva en este campo sería repelida por la carga fuente positiva, las líneas se alejarían radialmente de la carga fuente. Las líneas de campo eléctrico que representan al campo generado por una sola carga puntual negativa están dirigidas hacia la carga (figura 1b).

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Figura 1 Líneas de campo eléctrico para una carga puntual. a) En el caso de una carga puntual positiva, las líneas son radiales hacia afuera. b) Para una carga puntual negativa, las líneas son radiales hacia adentro. Observe que las figuras sólo muestran aquellas líneas que están en el plano de la página. c) Las áreas oscuras son pequeñas partículas suspendidas en aceite que se alinean con el campo eléctrico producido por un pequeño conductor con carga en el centro.

En ambos casos las líneas siguen una dirección radial y se extienden hasta el infinito. Observe que las líneas se acercan entre sí conforme se aproximan a la carga; ello indica que la fuerza del campo se incrementa conforme se acercan hacia la carga fuente.

De acuerdo a la figura 1, en una superficie esférica imaginaria de radio r concéntrica con una carga puntual. Por simetría, la magnitud del campo eléctrico será la misma en cualquier parte de la superficie de la esfera.

Las reglas para dibujar las líneas de un campo eléctrico son las siguientes:

1. Las líneas deben empezar en una carga positiva y terminar en una carga negativa.
2. En caso de que haya un exceso en cualquier carga, algunas líneas empezarán o terminarán en el infinito.
3. El número de líneas dibujadas que salen de una carga positiva o se acercan a una carga negativa será proporcional a la magnitud de dicha carga.
4. Dos líneas de campo no se pueden cruzar.

Las líneas de campo eléctrico para dos cargas puntuales de igual magnitud, pero de signos opuestos (un dipolo eléctrico) se muestran en la figura 2. Debido a que las cargas son de igual magnitud, el número de líneas que empiezan en la carga positiva debe ser igual al número que termina en la carga negativa. En lugares muy cercanos a las cargas, las líneas son prácticamente radiales. La elevada densidad de líneas entre las cargas indica una región con un campo eléctrico intenso.

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Figura 2 a) Líneas de campo eléctrico para dos cargas puntuales de igual magnitud y de signo opuesto (un dipolo eléctrico). El número de líneas que salen de la carga positiva es igual al número que termina en la carga negativa. b) Pequeñas partículas suspendidas en aceite se alinean con el campo eléctrico.

La figura 3 muestra las líneas de campo eléctrico alrededor de dos cargas puntuales positivas iguales. De nuevo, las líneas son prácticamente radiales en puntos cercanos a cada carga, y el mismo número de líneas emerge de cada carga pues son de igual magnitud.

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Figura 3 a) Líneas de campo eléctrico para dos cargas puntuales positivas. b) Pequeñas partículas suspendidas en aceite se alinean con el campo eléctrico.

Líneas de campo eléctrico para dos placas paralelas cargas con igual magnitud y signos opuestos, revela que el campo es uniforme en la región central entre las placas, como se muestra en la Figura 4a. Sin embargo, el campo no es uniforme en los bordes de las placas.

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Figura 4 (a) El campo eléctrico entre dos placas paralelas cargadas con +Q y –Q respectivamente es uniforme cerca del centro, pero no uniforme cerca de los bordes. (b) Patrón de campo eléctrico de dos placas paralelas conductoras con carga opuesta, se visualiza con pequeños trozos de hilo sobre una superficie de aceite se alinean con el campo eléctrico.