FUERZA ELECTROMOTRIZ, CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA, ECUACIONES DE

MAXWELL

Participante:

Juan Carlos González

C.I 16483052

Física II

Enero, 2015

FUERZA ELECTROMOTRIZ:

En un circuito eléctrico debe haber en algún punto de la espira un dispositivo que actúe como la bomba hidráulica de la fuente. En este dispositivo una carga viaja “hacia arriba”, del lugar donde hay menos energía potencial hacia donde hay más, aun cuando la fuerza electrostática trate de llevarla de la mayor energía potencial a la menor. La dirección de la corriente en ese dispositivo es del potencial más bajo al más alto, exactamente lo opuesto de lo que ocurre en un conductor ordinario. La influencia que hace que la corriente fluya del potencial menor al mayor se llama fuerza electromotriz (se abrevia fem).

Éste es un término inadecuado porque la fem no es una fuerza, sino una cantidad de energía por unidad de carga, como el potencial. La unidad del SI de la fem es la misma que la del potencial. Una batería de linterna común tiene una fem de 1.5 V; esto significa que la batería hace un trabajo de 1.5 J por cada coulomb de carga que pasa a través de ella. Para denotar la fem se usará el símbolo (la letra E manuscrita).

Diagrama de una fuente ideal defem en un circuito completo. La fuerzadel campo eléctrico y lafuerza no electrostática se ilustranpara una carga q positiva. La direcciónde la corriente es de a a b en el circuitoexterno y de b a a en el interior de la fuente.

Fuente ideal de fuerza electromotriz:

ε=V ab=IR

Cuando una carga positiva q fluye alrededor del circuito, el aumento de potencial ε a medida que pasa a través de la fuente ideal es numéricamente igual a la caída de

potencial V ab=IR conforme pasa por el resto del circuito. Una vez que se conocen ε y R, esta relación determina la corriente en el circuito.

CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA:

Cuando a Los extremos de una resistencia óhmica se aplica una tensión alterna, V = VM sen t, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a partir de la ley de Ohm:

i=VmRsenωt=Im senωt

(1)

Resultando que la intensidad también varía sinusoidalmente con el tiempo, con la misma frecuencia que la tensión aplicada, y que su valor máximo vale

Im=VmR (2)

Por tanto, cuando un circuito sólo contiene resistencia óhmica, la intensidad de la corriente no presenta diferencia de fase respecto a la tensión aplicada que la origina (fig. 1).

En general, en los circuitos de corriente alterna se suelen utilizar otros elementos además de las resistencias óhmicas. Supongamos que existan, conectadas en serie con una resistencia R, una bobina L y un condensador C. Al aplicar una tensión alterna a los extremos de dicho circuito en serie, se establece, una vez desaparecidos los efectos transitorios de corta duración, una corriente estacionaria que viene expresada por

i=Im sen (ωt−φ )(3)

IV

V,I

Fig.1

En la que se pone claramente de manifiesto que la frecuencia f = /2 de la intensidad es la misma que la correspondiente a la tensión, pero que la intensidad está desfasada en un ángulo (ángulo de desfase o desfase) respecto a la tensión.

ECUACIONES DE MAXWELL:

Ecuaciones de Maxwell – Resumen los principales resultados de los experimentales del electromagnetismo, las formularemos para el vacío (suponiendo que no existen materiales dieléctricos ni magnéticos).

1. Ley de Gauss para la electricidad: ∮S

❑

Ed A=qencerradaε 0

2. Ley de Gauss para el magnetismo: ∮S

❑

Bd A=0 (no existen monopolos

magnéticos)

3. Ley de Faraday: ∮S

❑

Ed l=−dΦB

dt=−ddt

∮S

❑

Bd A

4. 4. Ley de Ampére modificada:

∮S

❑

Bd l=μ0 (i+iD )=μ❑0i+μ0 ε0d ϕEdt

=μ0 i+μ0 ε0ddt∮S

❑

Ed A