Este documento presenta una introducción a la física electromagnética. Explica que los fenómenos eléctricos y magnéticos están relacionados y que la electricidad puede generar efectos magnéticos mientras que el magnetismo puede producir corrientes eléctricas. También define la carga eléctrica y explica que las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen.

1. FISICA ELECTROMAGNÉTICA
DOCENTE: JOHNY E. QUINTERO

2. Seguramente, resultan más familiares los fenómenos eléctricos que los
magnéticos ya que en algunas ocasiones has observado la electrización del cabello,
los chasquidos que sientes al acercar la mano a una pantalla de televisión
encendida o los leves corrientazos al tocar ciertos objetos metálicos. Sin embargo,
también puede estar familiarizado con algunas manifestaciones magnéticas cómo
la atracción de un objeto metálico por parte de un imán.
Sin embargo, estos fenómenos que ya se estudiarón por separado han permitido
determinar que la electricidad genera efectos magnéticos y que el magnetismo
puede producir, a su vez, corrientes eléctricas; descubrimientos que en la
actualidad han permitido un amplio desarrollo tecnológico de la Sociedad.

3. • ¿Cómo diferencian un fenómeno eléctrico de uno magnético?
• ¿Conocen algún fenómeno eléctrico? Nombrarlos
• ¿Conocen algún fenómeno magnético? Nombrarlos

4. INTRODUCCIÓN
¿Y si hubiera una fuerza universal que, como la gravedad, variara inversamente en función del cuadrado de la
distancia, pero que fuera miles de millones de millones más fuerte? Si hubiera una fuerza de atracción así,
como la gravedad, se juntaría el universo y formaría una esfera apretada, con toda la materia lo más cerca
posible entre sí. Pero imagina que esa fuerza fuera de repulsión, y que cada partícula de materia repele a todas
las demás. ¿Qué pasaría? El universo sería gaseoso, frío y estaría expandiéndose. Sin embargo, supón que el
universo consistiera de dos clases de partículas, digamos positivas y negativas. Imagina que las positivas
repelieran a las positivas, pero que atrajeran a las negativas; y que las negativas repelieran a las negativas, pero
atrajeran a las positivas. En otras palabras, las iguales se repelen y las distintas se atraen. Imagina que hubiera
una cantidad igual de cada una, ¡de manera que esta gran fuerza estuviera perfectamente equilibrada! ¿Cómo
sería el Universo? La respuesta es sencilla: sería como el que vemos y en el cual vivimos. Porque sí hay esas
partículas y sí hay tal fuerza. Se llama fuerza eléctrica.

5. CARGA ELÉCTRICA
En una época tan remota como 600 A.C., los griegos de la antigüedad descubrieron que cuando frotaban
ámbar contra lana, el ámbar atraía otros objetos. En la actualidad decimos que con ese frotamiento el ámbar
adquiere una carga eléctrica neta o que se carga. La palabra “eléctrico” se deriva del vocablo griego elektron,
que significa ámbar. Cuando al caminar una persona frota sus zapatos sobre una alfombra de nailon, se carga
eléctricamente; también carga un peine si lo pasa por su cabello seco. Las varillas de plástico y un trozo de piel
(verdadera o falsa) son especialmente buenos para demostrar la electrostática, es decir, la interacción entre
cargas eléctricas en reposo (o casi en reposo).
Dos cargas positivas se repelen entre sí, al igual que dos cargas negativas. Una carga positiva y una negativa
se atraen.

7. Bajo la complejidad de los fenómenos eléctricos yace una regla
fundamental, de la cual se derivan casi todos los demás efectos. ¿Cuál
es esta regla fundamental?

8. Carga Eléctrica y la Estructura de la Materia
Cuando se carga una varilla frotándola con piel o con seda, no hay ningún cambio
visible en la apariencia de la varilla. Entonces, ¿qué es lo que realmente sucede a la
varilla cuando se carga?

9. a) Un átomo neutro tiene tantos electrones como protones. b) Un ion positivo tienen un déficit de
electrones. c) Un ion negativo tiene exceso de electrones. (Las “órbitas” son una
representación esquemática de la distribución real de los electrones, que es una nube difusa
muchas veces mayor que el núcleo.)

10. RESPONDER:
• ¿En qué difiere la carga de un electrón de la carga de un protón?
• Si entran electrones a tus pies al arrastrarlos sobre una alfombra ¿te
cargarás negativa o positivamente?

11. Principios Importantes
Principio de conservación de la carga: La suma algebraica de todas las cargas
eléctricas en cualquier sistema cerrado es constante.
Si se frota una varilla de plástico con un trozo de piel, ambas sin carga al inicio, la
varilla adquiere una carga negativa (pues toma electrones de la piel), y la piel
adquiere una carga positiva de la misma magnitud (ya que ha perdido el mismo
número de electrones que ganó la varilla). De ahí que no cambie la carga eléctrica
total en los dos cuerpos tomados en conjunto. En cualquier proceso de carga, ésta
no se crea ni se destruye, solo se transfiere de un cuerpo a otro.

12. El segundo principio importante es: La magnitud de la carga del
electrón o del protón es la unidad natural de carga.
Toda cantidad observable de carga eléctrica siempre es un múltiplo
entero de esta unidad básica. Decimos que la carga está cuantizada. Un
ejemplo de cuantización que resulta familiar es el dinero.

13. Conductores y Aislantes
Los conductores son materiales que permiten el flujo libre de cargas eléctricas, mientras que los aislantes son
materiales que no permiten que las cargas eléctricas se muevan fácilmente.
Conductores:
• Metales como el cobre, el aluminio, el oro y la plata.
• Agua (en forma de agua ionizada o soluciones acuosas que contienen iones disueltos).
• Grafito.
Aislantes:
• Plástico, Madera, Vidrio, Goma, Porcelana, Papel seco.
• Aire (en condiciones normales y a presión atmosférica, el aire es un buen aislante).
Es importante destacar que la capacidad de un material para conducir o aislar cargas eléctricas puede
depender de varios factores, como la temperatura, la humedad y la presión. Además, algunos materiales
pueden actuar como conductores en ciertas circunstancias y como aislantes en otras, dependiendo de su
estructura y propiedades.

14. Semiconductores y Dieléctricos
• Los semiconductores y los dieléctricos son dos tipos de materiales con propiedades eléctricas particulares en el contexto
de la física y la electrónica.
Semiconductores:
• Los semiconductores son materiales que tienen una conductividad eléctrica entre la de los conductores (como los
metales) y la de los aislantes. Esto significa que pueden conducir electricidad, pero su capacidad de conducción es mucho
menor que la de los conductores. Los semiconductores son esenciales en la electrónica moderna debido a su capacidad de
ser controlados y manipulados para crear componentes como transistores, diodos y circuitos integrados.
• Un ejemplo clásico de semiconductor es el silicio (Si). Otros ejemplos incluyen el germanio (Ge) y ciertos compuestos
como el arseniuro de galio (GaAs). La conductividad de un semiconductor puede ser modificada mediante procesos como
la dopaje, que implica la introducción controlada de impurezas en el material para alterar su comportamiento eléctrico.

15. Dieléctricos:
• Los dieléctricos, también conocidos como aislantes eléctricos, son materiales que tienen una conductividad
eléctrica extremadamente baja. Esto significa que no permiten que las cargas eléctricas se muevan a través
de ellos fácilmente. Los dieléctricos son utilizados en aplicaciones donde se necesita aislar eléctricamente
una región o componente.
• Ejemplos de dieléctricos incluyen plásticos, vidrio, cerámica y madera. Estos materiales son esenciales en la
construcción de condensadores, componentes eléctricos que almacenan energía en forma de carga eléctrica
separada por un dieléctrico.
Los semiconductores tienen una conductividad intermedia entre los conductores y los aislantes, y son
esenciales para la electrónica moderna. Los dieléctricos son aislantes eléctricos que se utilizan para separar
cargas eléctricas y almacenar energía en condensadores.