definicion

1. UNIVERSIDADNACIONAL DE SAN AGUSTIN
ESCUELA DE ING. ELECTRICA
CURSO:
TEORIA DE CAMPOS ELECTROMAGNETICOS
TITULO DEL PROBLEMA:
“CAMPO ELECTRICO , MAGNETICO Y GRAVITATORIO”
AUTOR: ADRIAZOLA CACERESALBERTO
AREQUIPA-PERU
2016

2. 1) Campo eléctrico:
El campo eléctrico existe cuando existe una carga y representa el vínculo entre
ésta y otra carga al momento de determinar la interacción entre ambas y las
fuerzas ejercidas. Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por
medio de líneas de campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial
y saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con
el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado
campo electromagnético
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como
en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los
fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, solo tenían en cuenta las
cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios
posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas
en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino
que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su
seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el
principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio
1.1) Líneas de campo:
Un campo eléctrico estático puede ser representado geométricamente con
líneas tales que en cada punto el campo vectorial sea tangente a dichas líneas,
a estas líneas se las conoce como "líneas de campo". Matemáticamente las
líneas de campo son las curvas integrales del campo vectorial. Las líneas de
campo se utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden
ser tantas como sea necesario visualizar.
Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de
manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del
campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es
decir encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige
perpendicularmente a la carga. Al unir los puntos en los que el campo eléctrico
es de igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies
equipotenciales, son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico.
En el caso estático al ser el campo eléctrico un campo irrotacional las líneas de
campo nunca serán cerradas (cosa que sí puede suceder en el caso dinámico,
donde el rotacional del campo eléctrico es igual a la variación temporal del
campo magnético cambiada de signo, por tanto una línea de campo eléctrico
cerrado requiere un campo magnético variable, cosa imposible en el
casoestático).
En el caso dinámico pueden definirse igualmente las líneas solo que el patrón
de líneas variará de un instante a otro del tiempo, es decir, las líneas de campo
al igual que las cargas serán móviles.

3. 1.2) Energía del campo eléctrico:
Un campo en general almacena energía y en el caso de cargas aceleradas
puede transmitir también energía (principio aprovechado en antenas de
telecomunicaciones). La densidad volumétrica de energía de un campo
eléctrico está dada por la expresión siguiente:
Por lo que la energía total en un volumen V está dada por:
2) Campo gravitatorio:
En física, el campo gravitatorio o campo gravitacional es un campo de fuerzas
que representa la gravedad. Si se dispone en cierta región del espacio una
masa M, el espacio alrededor de M adquiere ciertas características que no
disponía cuando no estaba M. Este hecho se puede comprobar acercando otra
masa m y constatando que se produce la interacción. A la situación física que
produce la masa M se la denomina campo gravitatorio.
2.1) Campo gravitatorio en física newtoniana:
En física newtoniana, el campo gravitatorio es un campo vectorial conservativo
cuyas líneas de campo son abiertas. Puede definirse como la fuerza por unidad
de masa que experimentará una partícula puntual situada ante la presencia de
una distribución de masa. Sus unidades son, por lo tanto, masa por
aceleración, aunque se suele utilizar fuerza por unidad de masa -que es
equivalente-. Matemáticamente el campo gravitatorio producido por una
distribución de masas cualquiera se define como:

4. 2.2) Campo gravitatorio en física relativista:
En la teoría de la relatividad general el campo gravitatorio no se describe como
un campo de fuerzas, sino que las trayectorias curvas que los cuerpos siguen
en el espacio tridimensional, son sólo un reflejo de que el espacio-tiempo es
curvo. De acuerdo con la teoría de la relatividad general, una partícula puntual
en caída libre en un campo gravitatorio está siguiendo una línea de mínima
curvatura, llamada geodésica, sobre un espacio-tiempo curvo. Por tanto, la
curvatura de las trayectorias tridimensionales se debe a que la línea más recta
posible en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones no se proyecta como una
recta, vista desde el espacio tridimensional.
El campo gravitatorio se interpreta en relatividad como la curvatura del espacio-
tiempo que, en presencia de materia, deja de ser plano. Allí donde el espacio-
tiempo no es plano, se percibe ese hecho como campo gravitatorio local, y
viceversa, allí donde se percibe campo gravitatorio se tiene una geometría
curva del espacio-tiempo. Así, la teoría relativista de Einstein del campo
gravitatorio es una teoría de la estructura geométrica local del espacio-tiempo.
En esta teoría el tensor de curvatura de Ricci está asociado al tensor de
energía-momento de la materia:
3) Campo magnético:
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética
de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo
magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y
la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el
campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y
los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en
términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo
magnético puede referirse a dos separados pero muy relacionados símbolos B
y H.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en
movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales
asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espín. En la relatividad
especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados
de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan
información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La
interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como
transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.

5. 3.1) Fuerza de Lorentz:
Entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza
de Lorentz. Esto sería el efecto generado por una corriente eléctrica o un imán,
sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor (q),
que se desplaza a una velocidad que experimenta los efectos de una fuerza
que es secante y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así,
dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.
3.2) Fuentes del campo magnético:
Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una
corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático,
si es constante. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un
campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea
estacionaria.
La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada por la
ley de Ampère. El caso más general, que incluye a la corriente de
desplazamiento, lo da la ley de Ampère-Maxwell.
3.2.1) Campo magnético producido por una carga puntual:
3.2.2) Campo magnético producido por una distribución de cargas:
3.3) Determinación del campo de inducción magnética B:
El campo magnético para cargas que se mueven a velocidades pequeñas
comparadas con velocidad de la luz, puede representarse por un campo
vectorial. Sea una carga eléctrica de prueba en un punto P de una región del
espacio moviéndose a una cierta velocidad arbitraria v respecto a un cierto
observador que no detecte campo eléctrico. Si el observador detecta una
deflexión de la trayectoria de la partícula entonces en esa región existe un
campo magnético.

6. 3.4) Campo magnético en relatividad:
3.4.1) Campo medido por dos observadores:
La teoría de la relatividad especial probó que de la misma manera que espacio
y tiempo no son conceptos absolutos, la parte eléctrica y magnética de un
campo electromagnético dependen del observador. Eso significa que dados
dos observadores en movimiento relativo un respecto a otro el campo
magnético y eléctrico medido por cada uno de ellos no será el mismo. En el
contexto de la relatividad especial si los dos observadores se mueven uno
respecto a otro con velocidad uniforme v dirigida según el eje X, las
componentes de los campos eléctricos medidas por uno y otro observador
vendrán relacionadas por:
3.4.2) Campo creado por una carga en movimiento:
El campo magnético creado por una carga en movimiento puede probarse por
la relación general: