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Portafolio de fisica iii
- 3. . . .
- 4. 4 El portafolio como medio alternativo de aprendizaje se relaciona con los procesos de aprendizaje del estudiante y permite evaluar los conocimientos previos del mismo. Al alejarse de los convencionalismos de la evaluación tradicional, permite al estudiante involucrarse más con su propio aprendizaje En el presente trabajo damos a conocer de una manera resumida los conocimientos que hemos adquiridos a lo de este semestre con el interés de tener una evidencia de que hemos asistido a las clases y realizado los trabajos de la asignatura de física III
- 5. La electrostática es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.
- 7. Cuando dos cuerpos poseen cargas de diferente tipo (una con carga positiva y otra con carga negativa), se presente entre ellas una fuerza de atracción. De estas experiencias se concluye que: “Cargas iguales se repelen entre si, y cargas opuestas se atraen entre si” Esto nos demuestra que cuando cualquier cuerpo cargado es atraído por una varilla de vidrio cargada o repelida por una de caucho cargada, tiene una carga negativa; y cualquier cuerpo cargado que es repelido por una varilla de vidrio cargada o atraída hacia una varilla de caucho cargada, tiene carga positiva.
- 8. Protón. Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra localizado en el núcleo. Neutrón. No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto con los protones Electrón. Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la corteza. Las cargas eléctricas son partículas que ejercen fuerzas atractivas y repulsivas entre ellas. Toda materia está formada por partículas como éstas llamadas átomos.Un átomo a su vez está compuesto por pequeños elementos:
- 9. La unidad con que se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica corresponde a lo siguiente: 1 Coulomb = 6.25x1018 electrones. Por lo que la carga del electrón es de 1.6x10-19 C.
- 10. Los materiales de acuerdo a su capacidad para conducir la carga eléctrica, se clasifican en conductores y aisladores. CONDUCTORES ELECTRICOS.- Son aquellos materiales en los cuales las cargas eléctricas, se mueven con bastante libertad y además transmiten los efectos eléctricos a través de su masa, porque poseen un gran número de electrones libres, que son aquellos que no están ligados a ningún átomo. Se puede electrizar un conductor, cuando se los sostiene con un soporte aislante, porque toda la carga que adquiere se distribuye sobre toda la superficie del material. En general, todos los metales son buenos conductores de la electricidad como plata, aluminio, el cobre, el hierro, etc.
- 11. Son aquellos materiales que tienen propiedades contrarias a las de un conductor, porque no dejan pasar las cargas eléctricas a través de su masa, ya que no tienen electrones libres. Los aisladores se electrizan fácilmente y la carga que adquieren se mantiene en el mismo sitio que se cargó, ya que la carga no se mueve a otras regiones del material. La mayoría de los no metales, son malos conductores de la electricidad como la madera, el caucho, el vidrio, etc.
- 12. Se puede electrizar un cuerpo cualquiera de tres maneras: por frotamiento, por contacto y por inducción. POR FROTAMIENTO.- Es un proceso en el cual los cuerpos entran inicialmente descargados, quedando luego del frotamiento, el uno con carga positiva y el otro con carga negativa, pero con la misma cantidad de carga. (ver libro pag 172) Estas experiencias nos demuestran que cuando se frota un cuerpo con otro, la carga no se crea, ni se destruye en el proceso, solo pasa de un lugar a otro. Esto nos lleva a la conclusión del principio de la Conservación de la Carga Eléctrica, que dice: “La carga eléctrica se puede transportar, pero no se puede crear ni destruir. La cantidad de carga en el Universo es constante”
- 13. En este proceso uno de los cuerpos entra cargado, cediendo parte de su carga al otro cuerpo. Esto significa que el otro cuerpo se cargará con el mismo tipo de carga, pero no necesariamente del mismo valor, ya que la distribución de la carga es función del tamaño de los cuerpos. POR INDUCCIÓN .- Se puede cargar un conductor sin frotarlo, ni ponerle en contacto, utilizando el proceso de inducción. Durante este proceso, las cargas eléctricas de un material conductor se separan cuando se les acerca un cuerpo cargado.
- 14. La primera investigación teórica de las fuerzas eléctricas entre cuerpos cargados, fue efectuada por Charles Augustin de Coulomb en 1784. Sus estudios fueron realizados con una balanza de torsión para media la variación de la fuerza en términos de la separación y de la cantidad de carga. Se conoce que la separación r de dos objetos cargados, es la distancia en línea recta entre sus centros. De la cantidad de carga q puede pensarse que es el exceso dado por el número de electrones o protones en el cuerpo. Coulomb dedujo que: la fuerza de atracción o repulsión que una carga puntual Q ejerce sobre una carga puntual q situadas a la distancia r, es directamente proporcional al producto de las cargas (qQ) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y que la dirección está a lo largo de la línea que une a ambas cargas y cuyo sentido depende de si se atraen o se repelen.
- 15. En conclusión, la magnitud de F (fuerza) es: En donde : F = fuerza expresada en Newton K = constante de proporcionalidad qQ = cargas eléctricas expresadas en Coulomb (c) r = distancia expresada en metros (m)
- 16. EJERCICIOS
- 20. EJERCICIOS
- 22. CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR PLANO, la capacidad de un condensador de placas paralelas de igual superficie A (m2) separadas una distancia d (m) viene dada por: 𝐶 = 𝜀 𝐴 𝑑 Siendo K (adimensional) la constante dieléctrica relativa o capacidad inductiva especifica del medio aislante o dieléctrico interpuesto entre las armaduras, 𝜀 = 8.85X10-12 C2/N.m2. si el medio es el vacío, K = 1.
- 23. V = V1 = V2 = … = Vn q = q1 + q2 + …+ qn Condensadores en paralelo V = V1 + V2 + … + Vn q = q1 = q2 = …= qn Condensadores en serie
- 24. En un condensador, la diferencia de potencial entre sus conductores es directamente proporcional a la carga que adquieren (V = q/C). En el proceso de carga, el condensador comienza descargado (q = 0) y termina con el valor q. por tanto, la diferencia de potencial varía desde el calor cero hasta V, y su valor medio es 1 2 𝑉. Ahora bien, el trabajo necesario W para trasladar la carga total q a través de una diferencial de potencial media pero constante, 1 2 𝑉 es W = q ( 1 2 𝑉). Por consiguiente, la energía eléctrica W almacenada en la carga de un condensador viene dada por: W = 1 2 𝑞𝑉 = 1 2 𝐶𝑉2 = 1 2 𝑞2/𝐶 teniendo en cuanta que q = CV En donde W se mide en julios (J), q en culombios (C), V en voltios (V) y C en faradios (F)
- 25. EJERCICIOS
- 27. 27 En todo el semestre hemos analizado varios temas de gran importancia que nos servirán a lo largo de nuestros estudios como ingenieros industriales. Estos temas aprendidos nos servirán para tener una buena base de física en los siguientes niveles que veremos. Es de vital importancia haber comprendido estos temas en lo largo del semestre y dominarlos porque así será útil en el siguiente nivel. En este Primer Parcial logre aprender mediante los temas impartidos lo que es la electrostática campo eléctrico entre otros.