deber de fisica quimica

1. 5/D
ALUMNO:
Jordy Daniel Anchundia Hidalgo

3. El Electromagnetismo
 Es una rama de la física que estudia y unifica los
fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría,
cuyos fundamentos fueron sentados por Michael
Faraday y formulados por primera vez de modo
completo por James Clerk Maxwell. La formulación
consiste en cuatro ecuaciones
diferenciales vectoriales que relacionan el campo
eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes
materiales (corriente eléctrica, polarización
eléctrica y polarización magnética), conocidas
como ecuaciones de Maxwell.

4. El Electromagnetismo
 Es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y
predicciones que provee se basan en magnitudes
físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición
en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe
los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales
intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento,
usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus
efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por
ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un
número muy grande de partículas y a distancias grandes
respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo
no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los
que es necesario usar la mecánica cuántica.

5. El Electromagnetismo

6. Teoría Electromagnética
A finales del siglo XVIII y principios del siglo XIX se investigaron simultáneamente
las teorías de la electricidad y el magnetismo.
En 1819, el físico danés Hans Christian Oersted llevo a cabo un importante descubrimiento
al observar que una aguja magnética podía ser desviada por una corriente eléctrica.
Este descubrimiento, que mostraba una conexión entre la electricidad y el magnetismo,
fue desarrollado por científico francés Andre Marie Ampere, que estudio las fuerzas entre
cables por los que circulan corrientes eléctricas.
En 1831, el científico británico Michael Faraday descubrió que el movimiento de un imán
en las proximidades de un cable induce en éste una corriente eléctrica; este efecto era
inverso al hallado por Oersted.
Así, Oersted demostró que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que
Faraday demostró que puede emplearse un campo magnético para crear una corriente
eléctrica.
La unificación plena de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió al físico
británico James Clerk Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e
identificó la luz como un fenómeno electromagnético.

7. Magnetismo Vs.
Electromagnetismo
¿Qué estudia el magnetismo?
Es la parte de la física que estudia las propiedades de los campos
magnéticos a si como las interacciones entre los imanes naturales.
¿Qué es el electromagnetismo?
Es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y
magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por
Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por
James Clerk Maxwell.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones
y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales
dependientes de la posición en el espacio y del tiempo.

8. Inducción Electromagnética
 Es el fenómeno que origina la producción de una
fuerza electromotriz (voltaje) en un medio o cuerpo
expuesto a un campo magnético variable, o bien en un
medio móvil respecto a un campo magnético estático.
 Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se
produce una corriente inducida. Esto fue descubierto
por Michael Faraday quien lo expresó indicando que la
magnitud del voltaje inducido es proporcional a la
variación del flujo magnético.

9. Ondas Electromagnéticas
 Supongamos que en algún punto del espacio localizamos a
un dipolo eléctrico, y que decimos que allí está el origen de
nuestro sistema de coordenadas.
 Para calcular el campo eléctrico de esta
sencilla distribución de cargas, y sabemos también que se
puede representar por líneas de campo.
 Teniendo como referencia que a partir del tiempo t = 0, las
cargas del dipolo ejecutan movimiento armónico simple
con centro ene el origen a cierta frecuencia f, de modo que
después de la mitad de un periodo; cuando t = 1/2 f,
nuevamente el dipolo alcanza su valor máximo, pero está
invertido con respecto a su orientación inicial. Esperamos
que nuestro medidor registre una variación sinusoidal de
frecuencia f en el campo eléctrico en el punto A.

10. Aplicaciones
 Trenes de levitación magnética: Estos trenes no se mueven en
contacto con los rieles, sino que van "flotando" a unos centímetros
sobre ellos debido a una fuerza de repulsión electromagnética. Esta
fuerza es producida por la corriente eléctrica que circula por unos
electroimanes ubicados en la vía de un tren, y es capaz de soportar el
peso del tren completo y elevarlo.

11. Aplicaciones
 Timbres: Al pulsar el interruptor de un timbre, una corriente eléctrica
circula por un electroimán creado por un campo magnético que atrae a
un pequeño martillo golpea una campanilla interrumpiendo el circuito,
lo que hace que el campo magnético desaparezca y la barra vuelva a su
posición. Este proceso se repite rápidamente y se produce
el sonido característico del timbre.

12. Aplicaciones
 Motor eléctrico: Un motor eléctrico sirve para transformar
electricidad en movimiento. Consta de dos partes básicas: un rotor y un
estator. El rotor es la parte móvil y esta formado por varias bobinas. El
estator es un imán fijo entre cuyos polos se ubica la bobina. Su
funcionamiento se basa en que al pasar la corriente por las bobinas,
ubicadas entre los polos del imán, se produce un movimiento de giro
que se mantiene constante, mediante un conmutador, generándose una
corriente alterna.

13. Aplicaciones
 Transformador. Es un dispositivo que permite aumentar o disminuir
el voltaje de una corriente alterna. Esta formado por dos bobinas
enrolladas en torno a un núcleo o marco de hierro. Por la bobina
llamada primario circula la corriente cuyo voltaje se desea transformar,
produciendo un campo magnético variable en el núcleo del hierro. Esto
induce una corriente alterna en la otra bobina, llamada secundario,
desde donde la corriente sale transformada. Si el numero de espiras del
primario es menor que el del secundario, el voltaje de la corriente
aumenta, mientras que, si es superior, el voltaje disminuye.

14. Bobina de Tesla

15. Bobina de Tesla
 Una bobina de Tesla es un tipo
de transformador resonante, llamado así en honor a su
inventor, Nikola Tesla, quien la patentó en 1891 a la
edad de 35 años. La bobina de Tesla está compuesta
por una serie de turbinas de Tesla que crean descargas
eléctricas con un alcance del orden de varios metros.

16. Bobina de Tesla
 Primeras Bobinas
La revista American Electrician da una descripción de una de las primeras bobinas de
Tesla, donde a un vaso acumulador de cristal de 15 cm por 20 cm se le enrollan entre 60 y
80 vueltas de hilo del mayor porcentaje posible de cobre Nº 18 AWG. Alrededor de éste se
sitúa una bobina primaria consistente en unas 8 o 10 vueltas de hilo de cobre AWG Nº6, y
el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite de linaza o aceite mineral.
 Bobinas Tesla disruptivas
En la primavera de 1891, Tesla realizó una serie de demostraciones con varias máquinas
ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia College. Continuando las
investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de William Crookes, Tesla diseñó y
construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia.
Estos condensadores consistían en placas móviles en aceite. Cuanto menor eran las
placas, mayor era la frecuencia de estas primeras bobinas. Las placas resultaban también
útiles para eliminar la elevada autoinductancia de la bobina secundaria, añadiendo
capacidad a ésta. También se colocaban placas de mica en el explosor para establecer un
chorro de aire a través de él. Esto ayudaba a extinguir el arco eléctrico, haciendo la
descarga más abrupta. Una ráfaga de aire se usaba también con este objetivo.

17. Bobina de Tesla
 Bobinas posteriores
Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores
resonantes con núcleo de aire que genera muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia
transfiriendo energía de un circuito resonante (circuito primario) a otro (secundario) durante un número de ciclos.
Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para generar largas chispas, los sistemas originales de
Tesla fueron diseñados para la comunicación sin hilos, de tal manera que él usaba superficies con gran radio de
curvatura para prevenir las descargas de corona y las pérdidas por streamers.
La intensidad de la ganancia en voltaje del circuito es proporcional a la cantidad de carga desplazada, que es
determinada por el producto de la capacitancia del circuito, el voltaje (que Tesla llamaba “presión”) y la frecuencia de
las corrientes empleadas. Tesla también empleó varias versiones de su bobina en experimentos con fluorescencia, rayos
x, potencia sin cables para transmisión de energía eléctrica, electroterapia, y corrientes telúricas en conjunto con
electricidad atmosférica.
La mayoría de los transformadores aislados por aceite necesitan potentes aislantes en sus conexiones para prevenir
descargas en el aire. Posteriores versiones de la bobina de Tesla distribuyen su campo eléctrico sobre una larga distancia
para prevenir elevado stress eléctrico en el primer lugar, permitiendo así operar libremente en aire.
Los terminales consisten en una estructura metálica con la forma de un toroide, cubierta con una placa metálica
circular de curvatura suave (formando una superficie conductora muy grande). Tesla usó en su aparato más grande este
tipo de elemento dentro de una cúpula. El terminal superior tiene relativa poca capacitancia, cargado al mayor voltaje
que es posible. La superficie exterior del conductor elevado es donde principalmente se acumula la carga eléctrica.
Posee un gran radio de curvatura, o está compuesto por elementos separados los cuales, respecto a su propio radio de
curvatura, están colocados cercanos entre sí de tal forma que la superficie exterior resultante tiene un gran radio.

18. Como hacer una Bobina de Tesla

19. El mito del efecto pelicular o piel
(skin effect)
 Los peligros de las corrientes de alta frecuencia se perciben a veces como menores que los producidos a bajas
frecuencias. Esto se suele interpretar, erróneamente, como debido al efecto pelicular, un efecto que tiende a inhibir la
corriente alterna que fluye dentro de un medio conductor. Aunque el efecto películar es aplicable dentro de
conductores eléctricos (por ejemplo metales), la “profundidad de penetración” de la carne humana a las frecuencias
típicas de una bobina Tesla es del orden de los 100 cm o más. Esto significa que corrientes de alta frecuencia seguirán
fluyendo preferentemente a través de partes mejor conductoras del cuerpo como el sistema circulatorio y el nervioso.
En realidad, el sistema nervioso de un ser humano no siente directamente el flujo de corrientes eléctricas
potencialmente peligrosas por encima de 15/20 kHz; para que los nervios sean activados, un número significativo de
iones deben cruzar su membrana antes de que la corriente (y por lo tanto el voltaje) se revierta. Debido a que el cuerpo
no provee una señal de shock, los inexpertos pueden tocar los streamers exteriores de una pequeña bobina Tesla sin
sentir dolorosos shocks. Sin embargo, hay pruebas entre experimentadores de bobinas Tesla de haber sufrido daño
temporal en los tejidos, el cual puede ser observado como dolor de músculos, articulaciones u hormigueo durante
horas e incluso días después. Se cree que esto puede deberse a los efectos dañinos del flujo de corrientes internas, y es
especialmente común con bobinas Tesla de onda continua, de estado sólido o de vacío.
 Grandes bobinas Tesla y amplificadores pueden producir niveles peligrosos de corriente de alta frecuencia, y también
altos voltajes (250.000/500.000 volts o más). Debido a sus altos voltajes se pueden producir descargas potencialmente
letales desde los terminales superiores. Doblando el potencial exterior se cuadruplica la energía electrostática
almacenada en un terminal de cierta capacitancia dada. Si un experimentador se sitúa accidentalmente en el
camino de una descarga de alto voltaje a tierra, el shock eléctrico puede causar espasmos involuntarios y
puede inducir fibrilación ventricular y otros problemas que puedan matarnos. Incluso bobinas de baja potencia
de vacío o de estado sólido pueden producir corriente de radio frecuencia que son capaces de causar daños temporales
en tejidos internos, nervios o articulaciones a través de calentamiento Joule. Además un arco eléctrico puede
carbonizar piel, produciendo dolorosas y peligrosas quemaduras que pueden alcanzar el hueso, y que pueden durar
meses hasta su curación.

20. Casos y dispositivos
 Los laboratorios Tesla de Colorado Springs poseían una de las bobinas Tesla más grande
jamás construida, conocida como el “transmisor amplificador” ("Magnifying
Transmitter"). Este es algo diferente de una bobina Tesla clásica de dos bobinas. Un
amplificador usa un sistema de dos bobinas para excitar la base de una tercera bobina
(resonador) que está situada a cierta distancia del primero. Los principios operativos de
ambos sistemas son similares.
 La bobina Tesla más grande jamás construida fue hecha por Greg Leyh. Es una unidad de
130.000 vatios, parte de una escultura de 12 m de alto. El propietario es Alan Gibbs y
actualmente reside en un parque escultural privado en Kakanui Point cerca
de Auckland (Nueva Zelanda).
 La bobina Tesla es un predecesor primitivo (junto a la bobina de inducción) de un
dispositivo más moderno llamado “transformador flyback”, que provee del voltaje
necesario para alimentar los tubos de rayos catódicos usados en algunas televisiones y
monitores de ordenador. La bobina de descarga disruptiva se mantiene como uso común
como “bobina de ignición” en el sistema de ignición de un motor de combustión interna.
Sin embargo, estos dos dispositivos no utilizan la resonancia para acumular energía,
característica distintiva de una bobina Tesla. Una versión moderna de baja potencia de la
bobina se usa para alimentar la iluminación de esculturas y dispositivos similares.

21. Conclusiones
 El estudio del electromagnetismo es importante, por que se
han realizado a lo largo del tiempo varias observaciones en
la Ciencia del magnetismo donde se ha vuelto central en
nuestra tecnología como medio ideal
de almacenamiento de datos en cintas magnéticas, discos
magnéticos y brújulas magnéticas.
 Además de que tiene aplicaciones de suma importancia en
el ámbito médico; su aplicación sería las resonancias
magnéticas, que son para el análisis de enfermedades que
no se pueden apreciar a simple vista.