Leyes de electromagnetismo
Las cuatro leyes fundamentales del electromagnetismo son:
- Ley de Coulomb
- Ley de Faraday
- Ley de Ampere
- Ley de Gauss
Estas leyes regulan la interacción entre los cargos eléctricos y los campos magnéticos, y son fundamentales para la comprensión de la electricidad y el magnetismo.
LEY DE FARADAY.
Formulada por el científico británico Michael Faraday en 1831. Esta ley cuantifica la relación entre un campo magnético cambiante en el tiempo y el campo eléctrico creado por estos cambios.
Establece:
“La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.La ley de Faraday usualmente se expresa matemáticamente mediante la siguiente fórmula:
FEM (Ɛ) = dϕ/dt
En donde FEM o Ɛ representan la Fuerza Electromotriz inducida (la tensión), y dϕ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético ϕ.
Esta ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo.
Su nombre se debe al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien en 1785 enunció esta ley:
“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario”
Constituye la base de la electrostática y se representa de la siguiente manera:
- F: fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N). Las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen.
- k: es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad. La fuerza varía según la permitividad eléctrica (ε) del medio, bien sea agua, aire, aceite, vacío, entre otros.
- q: valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C).
- r: distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m).
El valor de la constante de Coulomb en el Sistema Internacional de medidas es:
LEY DE AMPERE
El físico y matemático André-Marie Ampère (1775-1836) enunció uno de los principales teoremas del electromagnetismo que suele considerarse como el homólogo magnético del teorema de Gauss.
La ley de Ampère determina que la circulación del campo magnético a lo largo de una línea cerrada es equivalente a la suma algebraica de las intensidades de la corrientes que atraviesan la superficie delimitada por la línea cerrada, multiplicada por la permitividad del medio. En concreto para el vacío:
LEY DE GAUSS
Denotando el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada como ΦE y a la carga neta encerrada por la superficie por Qenc, entonces se establece la siguiente relación matemática:
ΦE = c ∙ Qenc
Donde c es la constante de proporcionalidad.
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