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En esta unidad se inicia el estudio de los fenómenos electromagnéticos presentes en los dispositivos eléctricos. Las leyes que rigen estos fenómenos juegan un rol importante en la operación de una gran cantidad de dispositivos electrónicos y eléctricos, radios, televisores, motores eléctricos, computadoras, aceleradores de partículas, y muchos más. La materia, en sí misma, se rige de manera fundamental por fuerzas electrostáticas y magnéticas para conformar sólidos y líquidos.
La electrostática ya era conocida por los griegos, ya que se dieron cuenta que al frotar ámbar se electrificaba y tenía la capacidad de atraer algunos materiales. También observaron que fuerzas magnéticas, producidas por la magnetita, atraían partículas de hierro.
En 1785, Charles Coulomb formuló la ley que lleva su nombre al proponer una fuerza de atracción entre partículas cargadas que varía de manera inversa al cuadrado de la distancia que las separa.
Ley de Coulomb expresando los signos de cargas de diferente signo, y de carga del mismo signo.
En el siglo XIX, diversos descubrimientos y experimentos demostraron que los fenómenos eléctricos y magnéticos estaban relacionados. Los trabajos de Oersted, Faraday, y Henry ayudaron a consolidar dicha idea y es James Clark Maxwell, en 1873, que usa toda esta evidencia experimental para formular las leyes del electromagnetismo. Las predicciones que se derivan de estas leyes fueron corroboradas por Henry Hertz al producir y detectar ondas electromagnéticas.
Las Leyes de Maxwell son básicas para estudiar y comprender todos los fenómenos electromagnéticos. La teoría que las sustenta es considerada como parte de la física clásica y un gran aporte al conocimiento humano.
Las Leyes de Maxwell describen todos los fenómenos electromagnéticos, aquí se muestra la inducción magnética por medio de una corriente eléctrica.
Competencia específica
Modelar el funcionamiento de dispositivos eléctricos mediante el uso de los fundamentos de la teoría electromagnética.
Logros
- Revisar los modelos usados para explicar los fenómenos electromagnéticos, cada una de las leyes de Maxwell y algunas de sus aplicaciones.
- Modelar tres aspectos fundamentales para comprender y manejar:
- Fuerza de Lorentz
- Circuito LRC
- Onda electromagnética
Contenido
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Cierre
En esta unidad se revisaron los conceptos y leyes del electromagnetismo, algunas de las aplicaciones y los modelos que te ayudan a describir y explicar dispositivos eléctricos de la vida diaria.
Se realizaron actividades para comprender y utilizar los conceptos estudiados, a través del modelado de fenómenos electromagnéticos presentes en problemas prototípicos. La última práctica te dio la oportunidad de visualizar la importancia de los fenómenos ondulatorios; así como del modelo ondulatorio, para comprender muchos fenómenos naturales. El estudio de la luz como fenómeno ondulatorio y corpuscular lo revisarás en la siguiente unidad.
Fuentes de consulta
Básica
- Gettys, W. E., Keller, F. J. & Skove, M. J. (2005). Física para Ciencias e Ingeniería. Madrid: McGraw-Hill.
- Halliday, D., Resnick, R. & Walker, J. (2001). Fundamentos de Física. México: CECSA.
- Hewitt, P. G. (2009). Física conceptual. México: Pearson Educación Addison Wesley Longman.
- M. Alonso & E. J. Finn (2008). Física. España: Pearson.
- Morse, Robert A. (2005). Conceptualizing ideal circuit elements in the AP Physics C syllabus, The Physics Teacher. 43 (8), pages 540-543.
- Yaakov Kraftmakher (2011). Demonstrations with an LCR Circuit," The Physics Teacher, 49(3), pages 168-170.
- Resnick, R., Halliday, D. &Krane, K. S. (2002). Física. México: CECSA.
- Sears, F. W., et al. (2004). Física universitaria. México: Pearson Addison-Wesley.