CAPITULO I EL ELECTROMAGNETISMO.

INTRODUCCIN AL ELECTROMAGNETISMO.

Desde la Antigedad se conocen las propiedades de lamagnetita(Fe3O4)Thales de Miletointent explicar este fenmeno pero con un concepto insuficiente de la materia, incapaz de separar los conceptos de materia y fuerza. Atribua el magnetismo a la presencia de un alma en la piedra imantadaScrates(470-399 a.C.) observ que atraa objetos de hierro y les transfera propiedades atractivas, consiguiendo suspender una ristra de anillos de un solo imn.Leyendaschinashablan de su uso como brjula (83 a.C) que marca el sur y en un libro militar del 1084 se describe como fabricar una brjula.Podemos definir unimncomo una sustancia capaz de ejercer una atraccin sobre el hierro y algunas otras sustancias, que llamaremos sustancias frricas. La fuerza que ejercen los imanes depende de la distancia; si separamos el imn del hierro disminuye la fuerza con que lo atrae, que aumenta cuando lo acercamos. Los imanes pueden sernaturales o artificiales. La magnetita es un imn natural. Algunos imanes sonpermanentes y otros temporales.Los primeros mantienen sus propiedades magnticas a lo largo del tiempo (Acero) y los segundos solo actan como imanes en determinadas circunstancias (Hierro dulce)El empleo de los imanes ennavegacinse remonta por lo menos al siglo XI.En 1269,Pierre de Maricourt, al dar forma esfrica a un imn y aproximarle pequeas agujas de acero, comprob que estas se orientaban sobre su superficie de un modo determinado en cada punto. Al dibujar las lneas que sugeran dichas orientaciones , encontr que se cortaban en dos puntos opuestos de la esfera, justo donde se mantena la aguja vertical. Tambin observ que esos puntos se orientaban siempre al norte y al Sur. Los llamo Polo Norte y Polo Sur y comprob que al acercar dos polos iguales entre s, los imanes se repelen y si son opuestos se atraen.

En 1600,William Gilbert, postul que la Tierra actuaba como un potente imn esfrico. Las brjulas se orientaban hacia los polos magnticos terrestres. Afirma que los trozos de imn se comportan tambin como imanes, es decir, sabemos que hay cargas elctricas aisladas , pero no existen polos magnticos aislados, siempre hay imanes (dipolos completos), nunca un polo norte o sur solo. Esto hoy en da est en discusin, pues en ciertos experimentos se han detectado monopolos magnticos. Esto an necesita confirmacin.Los polos magnticos no coinciden con los polos geogrficos , es decir que las brjulas no indican con exactitud el norte geogrfico. A esto se le llamadeclinacin magntica.

La conexin entre la electricidad y el magnetismo no lleg hasta el siglo XIX de la mano deOersted, (1819) al observar que la corriente elctrica circulando por un elemento conductor crea a su alrededor un campo magntico similar al de un imn. Ampereaport la idea de que el magnetismo natural puede estar producido por pequeas corrientes a nivel molecular.Faradaya partir de 1821, empez a desarrollar ideas sobre la teora de campos y concluy diciendo que campos magnticos variables crean campos elctricos. Maxwell, en 1860, indic que se podan crear campos magnticos a partir de campos elctricos variables y por tanto concluy diciendo que la interaccin elctrica y magntica estn relacionadas y tienen que ver con la carga elctrica.

DEFINICIN

El electromagnetismo proviene de las palabras electricidad y magnetismo, el electromagnetismo es entonces una relacin entre los fenmenos elctricos y magnticos, que dan como resultado . La palabra magnetismo tiene origen en la Grecia antigua. En una ciudad llamada Magnesia donde fue observado un mineral con propiedades de atraer objetos de hierro. A este material le fue dado el nombre de magnetita. As como la electricidad, el magnetismo fue enunciado por primera vez en el siglo VI a.C. por Tales de Mileto. Para l, la magnetita poda comunicar su vida al hierro, ya que sta, como el mbar, posea un alma. Luego de esto, solo tuvimos grandes cambios con Pierre de Maricourt que realiz experiencias al estudiar el magnetismo en 1269. Con estos experimentos el descubri que:

Rama de la fsica que estudia las relaciones entre la electricidad y el magnetismo,es decir, el campo magntico creado por la corriente elctrica y el efecto de un campo magntico sobre una corriente elctrica. Dentro de esta rama se hallan, por el hecho de basarse en las leyes del electromagnetismo, la electrodinmica y la induccin electromagntica, que tratan, respectivamente, de las acciones ponderomotr-ces entre las corrientes elctricas y de las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito por la variacin del flujo electromagntico. Las leyes del electromagnetismo son la base del funcionamiento de los electroimanes de los motores elctricos, las dinamos y los alternadores.

HISTORIA DEL ELECTROMAGNETISMO.

Desde la antigua Grecia se conocan los fenmenos magnticos y elctricos pero no es hasta inicios del siglo XVII donde se comienza a realizar experimentos y a llegar a conclusiones cientficas de estos fenmenos. Durante estos dos siglos, XVII y XVIII, grandes hombres de ciencia como William Gilbert, Otto von Guericke, Stephen Gray, Benjamin Franklin, Alessandro Volta entre otros estuvieron investigando estos dos fenmenos de manera separada y llegando a conclusiones coherentes con sus experimentos.El electromagnetismo tuvo su origen en el invento de lapila elctrica, realizado por el italiano Alessandro Volta en 1800.Veinte aos ms tarde, se hizo por casualidad otro importante descubrimiento: mientras el fsico dans Hans Christian Oersted imparta una clase de fsica a sus alumnos, empuj en forma accidental una brjula que se encontraba bajo un alambre conectado a una pila, el cual conduca una corriente elctrica continua o directa:observ con asombro cmo la aguja realizaba un giro de 90 para colocarse perpendicularmente al alambre.Con ello se demostraba que ste, adems de conducir electricidad,generaba a su alrededor una fuerza parecida a la de un imn, es decir, generaba un campo magntico; asse descubri el electromagnetismo. Poco tiempo despus, el cientfico francs Andr Marie Ampere (1775-1836), descubri que el campo magntico poda intensificarse al enrollar el alambre conductor en forma de bobina.Este hecho condujo a Joseph Henry, el profesor estadounidense, a realizar otro descubrimiento importante; se le ocurri recubrir con un material aislante a los alambres y los enroll alrededor de una barra de hierro en forma de U. Luego los conect a una batera y observ quela corriente elctrica magnetizaba al hierro y cuando la corriente dejaba de circular entonces desapareca el campo magntico de la barra de hierro. Se haba descubierto el electroimn, pieza fundamental de los motores elctricos.En 1821 Michael Faraday construy el primer motor experimental. Para ello suspendi un alambre sujeto por un soporte, de tal manera que cada extremo quedase sumergido en un depsito de mercurio con un imn en el centro. Cuando se hace pasar corriente, cada extremo del alambre se mueve en crculos alrededor del imn.Despus del motor de Faraday se construyeron varios tipos de motores elctricos que funcionaban con bateras y eran utilizados parataladros, tornos o prensas de impresin. Sin embargo eran muy costosos y requeran de bateras muy grandes. Fue hasta 40 aos despus cuando el Ingeniero belgaThophile Gramme (1826-1901), construy el primer generador elctrico o dinamo capaz de transformar la energa elctrica.Dado que los primeros motores utilizaban bateras productoras de corriente continua, todos los generadores de esas fechas producan ese tipo de corriente. No obstante, el tiempo habra de demostrar queera ms rentable generar corriente de alto voltaje y despus transformarla en otras de menor tensin. En virtud de que los transformadores slo utilizan corriente alterna, en poco tiempo desapareci el generador de corriente continua para darle paso a escala industrial, al de corriente alterna.En 1888 Nikola Teslainvent el motor de induccin, el cual funciona con corriente alterna y cuyos usos actualmente son muy amplios en diversos aparatos elctricos, como son: lavadoras, licuadoras, ventiladores, refrigeradores, tornos, bombas, sierras, taladros, entre otros. El fsico ruso Heinrich Lenz (1804-1865), se especializ en la induccin elctrica y estableci una ley que lleva su nombre, en la cual se afirma:una corriente inducida por fuerzas electromagnticas siempre produce efectos que se oponen a las causas que lo producen.

En 1873, el cientfico ingls James Clerck Maxwell (1831-1879), manifest la ntima conexin entre los campos elctrico y magntico, al sealar:un campo elctrico variable origina un campo magntico. Con su teora comprob que la electricidad y el magnetismo existan juntos, y por lo tanto no deban aislarse. Esto dio origen a laTeora Electromagntica, en ella se afirmaba que la luz se propagaba en ondas a travs del espacio y as como existan ondas luminosas era posible suponer la existencia de ondas electromagnticas viajando por el espacio.Maxwell le dio una expresin matemtica a las consideraciones que hizo Faraday respecto a las lneas de fuerza magntica. Gracias a esto logr una aplicacin prctica a las ideas de los campos magntico y elctrico propuestas por Faraday. Ms tarde el fsico alemn Heinrich Hertz (1857-1894), estudi las ecuaciones planteadas por Maxwell para la Teora electromagntica y logr demostrar con la produccin de ondas electromagnticas, que stas de desplazan por el espacio sin necesidad de cables conductores y que su naturaleza es semejante a las ondas lumninosas.A fines del siglo XIX los cientficos reconocieron la existencia de las ondas electromagnticas y las llamaronondas hertzianascomo un reconocimiento a ste fsico alemn. As concluimos que el efecto magntico de la corriente y la induccin electromagntica han revolucionado a la ciencia, pues dieron origen a un rea muy importante de la fsica llamadaelectromagnetismo. Al aplicar sus principios y las leyes a escala industrial, se ha logrado un gran avance tecnolgico: laelectrificacin del mundo

PRINCIPALES EXPONENTES DEL ELECTROMAGNETISMO

CHARLES AUGUSTIN COULOMB (1736 - 1806)

Charles Coulomb, el ms grande fsico francs en cuyo honor la C unidad de carga elctrica se denomina coulomb, naci en Angoulme en 1736. Fue educado en la cole du Gnie en Mzieres y se gradu en 1761 como ingeniero militar con el grado de primer teniente. Coulomb sirvi en las Indias Occidentales durante nueve aos, donde supervis la construccin de fortificaciones en la Martinica. En 1774, Coulomb se convirti en un corresponsal de la Academia de Ciencias de Pars. Comparti el primer premio de la Academia por su artculo sobre las brjulas magnticas y recibi tambin el primer premio por su trabajo clsico acerca de la friccin, un estudio que no fue superado durante 150 aos.

Durante los siguientes 25 aos, present 25 artculos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsin y aplicaciones de la balanza de torsin, as como varios cientos de informes sobre ingeniera y proyectos civiles. Coulomb aprovech plenamente los diferentes puestos que tuvo durante su vida. Por ejemplo, su experiencia como ingeniero lo llev a investigar la resistencia de materiales y a determinar las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas, contribuyendo de esa manera al campo de la mecnica estructural. Tambin hizo aportaciones en el campo de la ergonoma. Su investigacin brind un entendimiento fundamental de las formas en que la gente y los animales pueden trabajar mejor e influy de manera considerable en la investigacin subsecuente de Gaspard Coriolis (1792-1843). La mayor aportacin de Coulomb a la ciencia fue en el campo de la electrosttica y el magnetismo, en el cual utiliz la balanza de torsin desarrollada por l. El artculo que describa esta invencin contena tambin un diseo para una brjula utilizando el principio de la suspensin de torsin. Su siguiente artculo brind una prueba de la ley del inverso al cuadrado para la fuerza electrosttica entre dos cargas. Coulomb muri en 1806, cinco aos despus de convertirse en presidente del Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de Pars). Su investigacin sobre la electricidad y el magnetismo permiti que esta rea de la fsica saliera de la filosofa natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta.

ALESSANDRO VOLTA(1745-1827)

Fsico italiano. Inventor de la batera elctrica conocida como Pila de Volta Alessandro Volta, o Conde Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, fsico y pionero en los estudios de la electricidad, naci en Como, Lombarda, Italia, el 18 de febrero de 1745, en el seno de una familia de nobles. A los siete aos falleci el padre y la familia tuvo que hacerse cargo de su educacin. Desde muy temprano se interes en la fsica y a pesar del deseo de su familia de que estudiara una carrera jurdica, l se las ingeni para estudiar ciencias.En 1780 Luigi Galvani, cientfico y profesor de anatoma de la Universidad de Bolonia, en Italia, descubri que al conectar dos metales diferentes en el muslo de una rana, se generaba una pequeacorriente elctricaque se poda medir. Cuando en 1791 se publicaron los resultados de sus experimentos para obtener electricidad animal, Volta se propuso encontrar otras alternativas que le permitieran obtener electricidad sin utilizar tejido animal.

A partir de 1794 comenz a experimentar con diferentes tipos de metales en sustitucin de los tejidos orgnicos y en 1800 descubri que colocando dos metales diferentes, de forma separada, dentro de un vaso conteniendo salmuera (agua y sal), se generaba igualmente electricidad.

Mediante las mltiples pruebas que realiz pudo determinar que los metales ms apropiados para esa funcin eran el zinc y la plata (que posteriormente sustituira por cobre). El siguiente paso fue experimentar lo qu ocurrira si conectaba varios vasos entre s. Debido a que con salmuera lquida era engorroso realizar esos experimentos, ide la alternativa de impregnar cartn con la salmuera, sustituyendo posteriormente ese material por un pao empapado igualmente en salmuera, emparedndolo entre los dos metales, para formar una celda. De esa manera pudo unir varias entre s, colocndolas unas encima de las otras, hasta formar una batera de celdas conectadas en serie.

OERSTED, HANS

Fsico dans y filsofo que , en 1819, descubri la desviacin de una aguja de la brjula mientras se realiza una demostracin para sus estudiantes . Este descubrimiento de una conexin fundamental entre el mundo de la electricidad Eric Weisstein de Fsica y Mundial de la Fsica del magnetismo Eric Weisstein sacudi a la comunidad cientfica y la condujo a una intensa actividad en investigacin electrodinmica por los investigadores como Ampre y Arago . Despus de todo, el magnetismo del Mundo de Eric Weisstein de Fsica producido por una corriente Mundial de la Fsica de Eric Weisstein generara una fuerza. Las fuerzas son capaces de producir el movimiento , por lo que el movimiento podra ocurrir que dara lugar a una corriente. Mundo de Eric Weisstein de Fsica Si bien esto no es una ley de conservacin , es una declaracin acerca de la interconvertibilidad fundamental de los fenmenos naturales.

Esto a menudo se afirma que Oersted del fue completamente accidental y espontneo. Ese argumento es , sin embargo , errnea . Oersted haba estudiado Naturphilosophie bajo Schelling a s mismo , y aprob sin reservas la opinin de que la naturaleza es sistemtico y unificado. (l tambin pens que la prctica de la ciencia es una religin. ) El hecho de que l debera estar buscando una conexin entre el mundo de la electricidad Eric Weisstein de Fsica y Mundial de la Fsica del magnetismo Eric Weisstein fue motivado por completo a causa de su conviccin filosfica antes que uno debe existir . Despus de todo, slo alguien que busca para encontrar una conexin entre el mundo de la electricidad Eric Weisstein de Fsica y Mundial de la Fsica del magnetismo Eric Weisstein sera considerar la colocacin de una brjula, slo afectado por los campos magnticos, Mundial de la Fsica de Eric Weisstein cerca Mundial de la actual Eric Weisstein Fsica - alambre que lleva , piensa que es un fenmeno puramente elctrico , en el primer lugar .

El experimento de Oersted demostr que haba conexiones subyacentes entre lo que parecan ser muy diferentes fenmenos fsicos , y alentaron a otros cientficos a buscarlos. Mientras que la convertibilidad universal no es la misma que la conservacin , los dos son sin embargo estrechamente relacionados . De este modo, una conexin o la conversin entre distintos fenmenos , especialmente dos como exteriormente dismiles como la electricidad y el magnetismo , era paso hacia un concepto unificado de la energa.

CARL FRIEDRICH GAUSS

Naci el 30 de abril de 1777 enBraunschweig. Hijo de un albail, antes de cumplir los tres aos de edad aprendi a leer y hacerclculos aritmticosmentales con tanta habilidad que descubri un error en los clculos que hizo su padre para pagar unos sueldos. Ingres a la escuela primaria antes de cumplir los siete aos y cuando tena diez, su maestro solicit a la clase que encontrar la suma de todos losnmeroscomprendidos entre uno y cien pensando que con ello la clase estara ocupada algn tiempo, qued asombrado cuando Gauss, levant en seguida la mano y dio la respuesta correcta. Revel que encontr la solucin usando ellgebra.Cuando tena doce aos, critic los fundamentos de lageometraeuclidiana; a los trece le interesaba las posibilidades de la geometra no euclidiana. A los quince, entenda laconvergenciay prob elbinomio deNewton. Su genio y precocidad llamaron la atencin delduque de Brunswick, quien dispuso, cuando el muchacho tena catorce aos, costear tanto su educacin secundaria como universitaria.Curs estudios en lenguas antiguas, aunque a los 17 aos se interesa definitivamente por lasmatemticas. Intent encontrar la solucin del problema clsico de la construccin de unheptgono regular, o figura de siete lados, con unareglay uncomps. Prob que era imposible y continu aportando mtodos para construir figuras de 17, 257 y 65.537 lados.Prob que la construccin, con regla y comps, de unpolgono regularcon un nmero de lados impar slo era posible cuando el nmero de lados era un nmero primo de la serie 3, 5, 17, 257 y 65.537 o un producto de dos o ms de estos nmeros. Estudi en la Universidad de Gotinga de 1795 a 1798; para sutesis doctoralpresent una prueba de que cada ecuacin algebraica tiene al menos una raz o solucin. El teorema, que ha sido un desafo para losmatemticosdurante siglos, se sigue denominandoteorema fundamental de lgebra.Su tratado sobre lateora de nmeros,Disquisitiones arithmeticae(1801), es un clsico en el campo de las matemticas. Desarroll elteorema de los nmeros primos. En lateora de la probabilidad, desarroll el importante mtodo de losmnimos cuadradosy las leyes fundamentales de la distribucin de la probabilidad. Eldiagramanormal de la probabilidad se sigue llamandocurva de Gauss.Realiz estudiosgeodsicosy aplic las matemticas a lageodesia. Junto con el fsico alemnWilhelm Eduard Weber, investig sobre elmagnetismoy laelectricidad; una unidad deinduccinmagnticarecibe su nombre. Tambin investig los sistemas delentesy se interes por laastronoma.El asteroide Ceres haba sido descubierto en 1801 y Gauss calcul su posicin exacta, de forma que fue fcil su redescubrimiento. Tambin ide un nuevo sistema paracalcularlasrbitas de los cuerpos celestes. En el ao 1807 Carl Gauss fue profesor de matemticas y dirigi el observatorio deGotinga, ocupando los dos cargos hasta el 23 de febrero de 1855, fecha de su fallecimiento.

GEORG SIMON OHM (1787-1854)

Georg Simon Ohm OhmGeorg Simon fue un fsico alemn nacido en Erlangen , Baviera, el 16 de marzo de 1787. Como profesor de la escuela secundaria , Ohm comenz su investigacin con la celda electroqumica de reciente invencin , inventado por el conde italiano Alessandro Volta . El uso de equipo de su propia creacin , Ohm determin que la corriente que fluye a travs de un alambre es proporcional a su rea transversal e inversamente proporcional a su longitud o la ley de Ohm .Utilizando los resultados de sus experimentos , Georg Simon Ohm fue capaz de definir la relacin fundamental entre voltaje, corriente y resistencia . Estas relaciones fundamentales son de tanta importancia , que representan el verdadero comienzo del anlisis de circuitos elctricos .Por desgracia, cuando Ohm public su hallazgo en 1827 , sus ideas fueron rechazadas por sus colegas. Ohm se vio obligado a dimitir de su puesto de profesor de secundaria y viva en la pobreza y la vergenza , hasta que acept un puesto en Nremberg en 1833 y aunque esto le dio el ttulo de profesor , que todava no era el puesto en la universidad para la que haba luchado toda su vida.El principal inters de Ohm fue la electricidad actual, que recientemente haba sido propuesto por la invencin de Alessandro Volta de la batera. Ohm hizo slo una vida modesta y como resultado su equipo experimental era primitiva . A pesar de esto , l hizo su propio cable de metal , produciendo una gama de espesores y longitudes de calidad constante notable. Los nueve aos que pas en el colegio de los jesuitas , que hicieron una considerable investigacin experimental sobre la naturaleza de los circuitos elctricos . l se esforz considerables para ser brutalmente precisa con cada detalle de su obra. En 1827 , l fue capaz de demostrar de sus experimentos que haba una relacin simple entre la resistencia , corriente y voltaje .

Mquina de friccin electrosttica de Georg OhmLa ley de Ohm indica que la cantidad de corriente constante a travs de un material es directamente proporcional a la tensin a travs del material , por alguna temperatura fija :

I = V / ROhm descubri la distribucin de la fuerza electromotriz en un circuito elctrico , y se haba establecido una relacin definitiva de resistencia, fuerza electromotriz y la intensidad de la corriente de conexin.

Ohm el genio ! el Mozart de Electricidad ...Ohm y control de la corrosinOhm tena miedo de que la base puramente experimental de su obra socavara la importancia de su descubrimiento . Trat de expresar su ley en teora , pero sus divagaciones matemticamente pruebas de l un objeto de burla hecha . En los aos que siguieron, Ohm viva en la pobreza , la tutora privada en Berln. l no recibir crdito por sus descubrimientos hasta que fue nombrado director de la Escuela Politcnica de Nremberg en 1833. En 1841, la Royal Society de Londres reconoci la importancia de su descubrimiento y lo premi con la medalla Copley. Al ao siguiente , lo admitieron como miembro. En 1849 , apenas 5 aos antes de su muerte , el sueo de toda la vida de Ohm se dio cuenta cuando se le dio una ctedra de Fsica Experimental en la Universidad de Munich. El 7 de julio de 1854 falleci en Munich, a la edad de 65 aos.

Este reconocimiento tardo era bienvenido pero sigue siendo la pregunta de por qu una persona que hoy es un nombre muy conocido por su importante contribucin luchado durante tanto tiempo para ganar reconocimiento . Esto puede tener una explicacin simple , sino ms bien ser el resultado de un nmero de diferentes factores que contribuyen . Un factor que puede haber sido la interioridad del personaje de Ohm , mientras que otro fue sin duda su enfoque matemtico a temas que en ese momento se estudiaron en su pas de forma no matemtica. Hubo , sin duda, tambin los conflictos personales con los hombres en el poder que hicieron Ohm no es bueno en absoluto. Desde luego, no se encontr el favor de Johannes Schultz quien fue una figura influyente en el ministerio de la educacin en Berln, y con Georg Friedrich Pohl, profesor de fsica en esa ciudad.

La electricidad no fue el nico tema en el que Ohm realiz una investigacin , y no es el nico tema en el que termin en controversia. En 1843 se declar el principio fundamental de la acstica fisiolgica , preocupado por la forma en que uno oye sonidos de combinacin . Sin embargo, los supuestos que l hizo en su derivacin matemtica no estaban totalmente justificados y esto dio lugar a una amarga disputa con el fsico agosto Seebeck . l logrado desacreditar la hiptesis de Ohm y Ohm tuvo que reconocer su error.

MICHAEL FARADAY

El qumico y fsico Ingls Michael Faraday, b . 22 de septiembre 1791 , d. 25 de agosto 1867 , es conocido por sus experimentos pioneros de la electricidad y el magnetismo. Muchos lo consideran el ms grande que jams haya vivido experimentalista considerar. Varios conceptos que derivan directamente de los experimentos , como las lneas de fuerza magntica , se han convertido en ideas comunes en la fsica moderna .Faraday naci en Newington , Surrey, cerca de Londres. l recibi poco ms que una educacin primaria , ya la edad de 14 aos fue aprendiz de un encuadernador . All se interes por las obras fsicas y qumicas de la poca. Despus de escuchar una conferencia del famoso qumico Humphry Davy, Davy envi las notas que haba tomado de sus conferencias . Como resultado de ello fue nombrado Faraday, a la edad de 21 aos, ayudante de Davy en el laboratorio de la Royal Institution de Londres.

Durante los primeros aos de su trabajo cientfico , Faraday se ocup principalmente de los problemas qumicos. Se descubri dos nuevos cloruros de carbono y tuvo xito en la licuefaccin de cloro y otros gases . Se aisl el benceno en 1825 , ao en que fue nombrado director del laboratorio .

Davy , quien tuvo la mayor influencia en el pensamiento de Faraday, haba demostrado en 1807 que el sodio y el potasio metales pueden precipitarse de sus compuestos por una corriente elctrica , un proceso conocido como electrlisis. Bsqueda vigorosa de Faraday de estos experimentos llev en 1834 a lo que se conoci como las leyes de Faraday de la electrlisis .

La investigacin de Faraday en electricidad y la electrlisis fue guiado por la creencia de que la electricidad es slo una de las muchas manifestaciones de las fuerzas unificadas de la naturaleza , que incluyen calor, la luz , el magnetismo y la afinidad qumica . Aunque esta idea era errnea, lo llev al campo del electromagnetismo , que todava estaba en su infancia . En 1785 , Charles Coulomb haba sido el primero en demostrar la manera en que las cargas elctricas se repelen entre s , y no fue hasta 1820 que Hans Christian Oersted y Andre Marie Ampere descubri que una corriente elctrica produce un campo magntico. Las ideas de Faraday sobre conservacin de la energa le llev a creer que, desde una corriente elctrica podra causar un campo magntico , un campo magntico debe ser capaz de producir una corriente elctrica . Demostr este principio de induccin en 1831. Faraday expres la corriente elctrica inducida en el cable en trminos del nmero de lneas de fuerza que se cortan por el alambre . El principio de induccin fue un hito en la ciencia aplicada , ya que hizo posible la dinamo , o generador, que produce electricidad por medios mecnicos.

Introduccin de Faraday del concepto de lneas de fuerza fue rechazada por la mayora de los fsicos matemticos de Europa , ya que se asume que las cargas elctricas se atraen y se repelen entre s , por la accin a distancia , por lo que este tipo de lneas innecesarias. Faraday haba demostrado el fenmeno del electromagnetismo en una serie de experimentos, sin embargo . Esta necesidad experimental probablemente llev el fsico James Clerk Maxwell a aceptar el concepto de lneas de fuerza y poner las ideas de Faraday en forma matemtica , dando as nacimiento a la teora de campo moderna.

El descubrimiento de Faraday ( 1845) de que un intenso campo magntico puede girar el plano de luz polarizada se conoce hoy como el efecto Faraday. El fenmeno se ha utilizado para elucidar la estructura molecular y ha dado informacin sobre los campos magnticos galcticos .

Faraday describi sus numerosos experimentos de la electricidad y el electromagnetismo en tres volmenes titulados experimentales Investigaciones en Electricidad (1839 , 1844 , 1855 ) , su trabajo qumico crnica en Experimentales Investigaciones en Qumica y Fsica ( 1858) . Faraday dej el trabajo de investigacin en el ao 1855 debido a la disminucin de facultades mentales , pero continu como profesor hasta 1861 . Una serie de conferencias a seis de los nios publicados en 1860 como La historia qumica de una vela , se ha convertido en un clsico de la literatura de la ciencia .

JAMES PRESCOTT JOULE

James Prescott Joule naci en Salford, cerca de Manchester, Inglaterra, el 24 de diciembre de 1818. Fue el segundo de cinco hijos nacidos de un propietario de la cervecera ricos. Cuando era nio, James era dbil y tmido, y sufra de un trastorno de la mdula . Debido a estas limitaciones , se prefiere estudios a la actividad fsica . Aunque su problema en la columna ms tarde mejor , le afect durante toda su vida .James fue educado en casa hasta que tena 15 aos. A continuacin, pas a trabajar en la fbrica de cerveza familiar. Sin embargo , l y su hermano mayor, continu su educacin a tiempo parcial con profesores particulares en Manchester.Desde 1834 hasta 1837 , se les ense la qumica, la fsica , el mtodo cientfico , y las matemticas por el famoso qumico Ingls John Dalton . (Al igual que James Joule, Dalton era un cristiano creyente en la Biblia . ) James agradece el papel clave que jug en su Dalton convertirse en un cientfico . " Fue a partir de su instruccin que por primera vez form un deseo de aumentar mi conocimiento por las investigaciones originales , " said.1 JouleCuando su padre enferm , James y su hermano se hizo cargo de ejecutar la fbrica de cerveza. James , por tanto, no tuvo la oportunidad de asistir a la universidad. Sin embargo , su gran deseo era seguir estudiando la ciencia , por lo que mont un laboratorio en su casa y comenz a experimentar antes y despus del trabajo cada da . James vio el deseo de estudiar la ciencia como una consecuencia natural de su fe cristiana. Como ms tarde escribi, " es evidente que el conocimiento de las leyes naturales significa nada menos que un conocido con la mente de Dios expresado en la misma. " 2experimentos interesantesEn 1839, Joule comenz una serie de experimentos en los que el trabajo mecnico , la electricidad y el calor. En 1840 , envi un documento titulado "Sobre la produccin de calor por Voltaic Electricidad" de la Royal Society de Londres- probablemente la ms prestigiosa asociacin de cientficos britnicos.En este trabajo , se demostr que la cantidad de calor producido por segundo en un alambre que lleva una corriente elctrica es igual a la corriente (I ) al cuadrado multiplicado por la resistencia (R ) del alambre . El calor producido es la potencia elctrica perdido ( P ) . (Es decir, P = I2R . ) Esta relacin se conoce como Ley de Joule. La Royal Society mostr poco entusiasmo por el papel de Joule , y public un breve resumen de sus hallazgos.En 1843 , Joule calcula la cantidad de trabajo mecnico necesario para producir una cantidad equivalente de calor. Esta cantidad fue llamado "el equivalente mecnico del calor . " Una vez ms se present un documento sobre sus conclusiones , esta vez a la Asociacin Britnica para el Avance de la Ciencia . Una vez ms la respuesta fue poco entusiasta . Varias revistas de primera lnea tambin se negaron a publicar artculos sobre el trabajo de Joule.Muchos cientficos britnicos eran reacios a aceptar su trabajo, pero Joule persistan pacientemente. Las nuevas ideas a menudo toman el tiempo para lograr la aceptacin , sobre todo si son presentadas por un aficionado en ese campo. Descubrimientos de Joule desafiaron la teora calrica del calor que la mayora de los fsicos crean en en ese momento. En la teora de caloras , el calor se cree que es una sustancia fluida .Otro obstculo a la aceptacin de los resultados de Joule fue un descreimiento de la increble precisin de sus mediciones. Pero Joule fue paciente e ingenioso en sus experimentos . Estos atributos le ayudaron en gran medida a evitar errores y en la obtencin de resultados mucho ms precisos que los de los experimentadores anteriores.Refrendo ImportanteEl trabajo de Joule sobre la relacin del calor, la electricidad y el trabajo mecnico fue ignorado hasta 1847 . Su trabajo, entonces lleg a la atencin de William Thomson. ( Thomson , quien ms tarde fue conocido como Lord Kelvin , fue otro famoso cientfico que fue un cristiano comprometido . )Aunque slo 23 aos en ese momento, Thomson ya era profesor de Fsica en la Universidad de Glasgow. Thomson reconoci que el trabajo de Joule encajaba con el patrn unificador que empezaba a emerger en la fsica y la respald con entusiasmo el trabajo de Joule. (De hecho , el trabajo de Joule hizo una contribucin significativa al proceso de unificacin de las secciones fragmentadas de la fsica. )Otros partidarios entusiastas de la obra de Joule fueron Michael Faraday y George Stokes . Ambos eran cientficos famosos que estaban comprometidos los cristianos. Esta aprobacin por parte de unos pocos seguidores eminentes abri puertas que antes estaban cerradas a Joule. La Real Sociedad ahora estaba dispuesto a darle otra audiencia. En 1849 , Joule ley su ponencia titulada "Sobre el equivalente mecnico del calor " para la Royal Society, con Faraday como su patrocinador . Al ao siguiente , la Royal Society public el peridico de Joule y se eligi a un miembro de sus prestigiosas filas.Nueva Scientific Discipline - TermodinmicaEl principio de conservacin de la energa involucrada en el trabajo de Joule dio lugar a la nueva disciplina cientfica conocida como la termodinmica. Mientras Joule no fue el primer cientfico que sugiera este principio , fue el primero en demostrar su validez. Aunque Thomson y un nmero de otros cientficos ms tarde hizo importantes contribuciones a la termodinmica , Joule se reconoce correctamente como el principal fundador de la termodinmica. Se mostr que "el trabajo se puede convertir en calor con una relacin fija de uno a otro , y que el calor puede ser convertido en el trabajo . " 3Principio de Joule de conservacin de la energa fue la base de la primera ley de la termodinmica. Esta ley establece que la energa ni se crea ni se destruye , sino que se puede cambiar de una forma a otra .Isaac Asimov llam a esta ley " una de las generalizaciones ms importantes en la historia de la ciencia " 4 Esto significa que la cantidad total de energa ( incluyendo la materia ) en el universo es constante. Como S.M. Huse seala en su libro , The Collapse of Evolution , "Esta ley ensea de manera concluyente que el universo no cre a s mismo ! ... La estructura actual del universo es una de conservacin, no la innovacin como es requerido por la teora de la evolucin. " 5Mientras que los evolucionistas no pueden explicar cmo esta cantidad constante de energa / materia originated6 , la Biblia no proporciona una explicacin de slo Dios puede crear de la nada . La Biblia tambin ensea que Dios sostiene lo que l cre . Todos los dems cambios , ya sea por el hombre o de las fuerzas de la naturaleza , no son ms que los reordenamientos de lo que ya existe .Joule era consciente de las implicaciones religiosas de sus hallazgos. l escribi que "es manifiestamente absurdo suponer que los poderes con que Dios ha dotado materia se pueden destruir ms de lo que pueden ser creados por la accin del hombre . " 7 La ley de conservacin de la energa era totalmente consistente con la Biblia , mientras que Joule considera que algunos aspectos de la teora calrica no haban sido consistentes con la Biblia.En otra ocasin, Joule escribi que " los fenmenos de la naturaleza, ya sean mecnicos , qumicos , o vital , consisten casi en su totalidad en una continua conversin ... uno en el otro . As es que se mantenga el orden en el universo , nada est trastornado, nada se pierde, sino que toda la maquinaria, complicado como es, funciona sin problemas y armoniosamente ... el todo est regido por la voluntad soberana de Dios. " 1,8Libro LandmarkEn un artculo de referencia publicado en 1848 , Joule se convirti en el primer cientfico para estimar la velocidad ( velocidad) de las molculas de gas . Este primer trabajo sobre la teora cintica de los gases se extendi ms tarde por otros, especialmente destacado fsico matemtico escocs James Clerk Maxwell (otro cristiano dedicado ) .Joule fue uno de los primeros cientficos en reconocer la necesidad de que las unidades estndar de la electricidad, y abog fuertemente su establecimiento. Esta estandarizacin tarde fue hecho por la Asociacin Britnica para el Avance de la Ciencia , bajo la direccin de Maxwell. Joule se convirti en presidente de la Asociacin Britnica en 1872 y 1887 .En reconocimiento a la contribucin de Joule en relacin calor y el movimiento mecnico , la unidad de energa ( o trabajo) en la fsica ms tarde fue nombrado el " Joule ".Joule - Thomson EfectoEn 1852, Joule comenz a trabajar en colaboracin con Thomson. Los dos cientficos complementan a la perfeccin - Joule , el experimentador precisa e inventivo con slo limitada formacin en matemticas, y Thomson , el fsico talento matemtico en cuestin con la extensin de la teora de la fsica subyacente .Trgicamente , la esposa de Joule muri en 1854 despus de slo seis aos de matrimonio , dejndolo con sus hijos pequeos. Poco despus , la familia de Joule vendi la cervecera. Joule entonces llev una vida relativamente aislada. Ahora era capaz de dedicarse ms plenamente a su trabajo cientfico .Durante los siguientes ocho aos , trabaj con Joule Thomson en una serie de experimentos importantes para confirmar algunas de las predicciones que se realizan en la nueva disciplina de la termodinmica. El ms famoso de estos experimentos implic la disminucin de la temperatura asociada con la expansin de un gas sin la realizacin de un trabajo externo. Este enfriamiento de los gases a medida que expanden se conoce como el " efecto Joule - Thomson . " Este principio proporcion la base para el desarrollo de la industria de la refrigeracin .Experimentador DotadosDurante su asociacin con Thomson, Joule tom humildemente en la funcin prctica de forma experimental la investigacin de cuestiones tericas planteadas por Thomson. Este fue el papel de menor prestigio en la asociacin fructfera , pero Joule estaba ms preocupado por el logro de resultados que valgan la pena que con ganar el reconocimiento .Sin embargo , hay que recordar que a principios de Joule haba hecho grandes contribuciones tericas en su propio derecho . Como dice HJ Steffens en su biografa de Joule : "l era sin duda ms que " slo un excelente experimentador."Sus experimentos llev y dio forma a sus especulaciones , pero sus especulaciones se puso audazmente contra la teora cientfica aceptada y postula un nuevo orden exacto en el universo ". 9Joule muestra un increble claridad en la concepcin , ejecucin, describir y explicar sus experimentos. A diferencia de muchos cientficos , era raro que Joule a seguir caminos equivocados y hacer observaciones incorrectos. En la mayora de los casos, sus notas originales eran casi lo suficientemente claro para su publicacin sin revisin posterior. Esto demostr su extraordinaria claridad de la mente

JAMES CLERK MAXWELL

James Clerk Maxwell (1831-1879), el fsico escocs, hizo el trabajo revolucionario en el electromagnetismo y la teora cintica de los gases. l formul, independientemente de Ludwig Boltzmann, la teora cintica de Maxwell-Boltzmann de gases. Maxwell demostr que un par de ecuaciones matemticas relativamente simples podran expresar el comportamiento de los campos elctricos y magnticos y su interrelacin. Estas cuatro ecuaciones diferenciales parciales aparecieron primero en forma plenamente desarrollada en Electricidad y Magnetismo (1873). Dado que se conoce como las ecuaciones de Maxwell son uno de los grandes logros de la fsica del siglo 19.El fsico escocs James Clerk Maxwell, b . 13 de noviembre 1831 , d. 05 de noviembre 1879 , hizo el trabajo revolucionario en el electromagnetismo y la teora cintica de los gases . Despus de graduarse (1854 ) con una licenciatura en matemticas en el Trinity College de Cambridge , que fue profesor en el Marischal College de Aberdeen ( 1856) y el Colegio del Rey en Londres ( 1860) y se convirti en el primer profesor de Fsica Cavendish en Cambridge en 1871.Primera gran contribucin de Maxwell a la ciencia fue un estudio de los anillos del planeta Saturno , la naturaleza de la que gener mucha polmica . Maxwell demostr que la estabilidad puede lograrse slo si los anillos consistieron en numerosas pequeas partculas slidas, una explicacin an aceptada. Maxwell pas a examinar las molculas de los gases en movimiento rpido . Por tratarlos estadsticamente l fue capaz de formular (1866 ) , con independencia de Ludwig Boltzmann , la teora cintica de Maxwell- Boltzmann de gases. Esta teora mostr que las temperaturas y el calor involucrados nico movimiento molecular . Filosficamente , esta teora signific un cambio de un concepto de seguridad - calor visto como fluye del calor al fro - a una de las estadsticas - molculas a alta temperatura slo tienen una alta probabilidad de moverse hacia aquellos a baja temperatura . Este nuevo enfoque no rechaz los estudios anteriores de la termodinmica , sino que utiliza una teora mejor de los fundamentos de la termodinmica para explicar estas observaciones y experimentos.

El logro ms importante de Maxwell fue su extensin y formulacin matemtica de las teoras de Michael Faraday de la electricidad y las lneas de fuerza magntica . En su investigacin , llevada a cabo entre 1864 y 1873 , Maxwell demostr que algunas ecuaciones matemticas relativamente simples pueden expresar el comportamiento de los campos elctricos y magnticos y su interrelacin , es decir, una carga elctrica oscilante produce un campo electromagntico. Estas cuatro ecuaciones diferenciales parciales aparecieron primero en forma plenamente desarrollada en Electricidad y Magnetismo (1873 ) . Dado que se conoce como las ecuaciones de Maxwell son uno de los grandes logros de la fsica del siglo 19.

Maxwell tambin calcul que la velocidad de propagacin de un campo electromagntico es aproximadamente la de la velocidad de la luz . Propuso que el fenmeno de la luz , por lo tanto es un fenmeno electromagntico . Debido a que los cargos pueden oscilar con cualquier frecuencia , Maxwell lleg a la conclusin de que las formas de luz visible slo una pequea parte de todo el espectro de la radiacin electromagntica posible .

Maxwell utiliz el concepto ms tarde abandonada del ter para explicar que la radiacin electromagntica no implicaba la accin a distancia . Se propuso que las ondas de radiacin electromagntica se realizaron por el ter y que las lneas de fuerza magnticas fueron las perturbaciones del ter . Heinrich Hertz descubri las ondas de este tipo en 1888.

NIKOLA TESLA.

Nikola Tesla simboliza una fuerza unificadora e inspiracin para todas las naciones en el nombre de la paz y la ciencia. l era un verdadero visionario muy por delante de sus contemporneos en el campo del desarrollo cientfico. Estado de Nueva York y muchos otros estados en los EE.UU. proclamaron 10 de julio de cumpleaos - Nikola Tesla Da de Tesla.

Muchos miembros del Congreso de los Estados Unidos dieron discursos en la Cmara de Representantes el 10 de julio 1990 para celebrar el 134 aniversario del cientfico -inventor Nikola Tesla. Senador Levine de Michigan habl en el Senado de los EE.UU. en la misma ocasin .

La placa de la calle " Nikola Tesla Corner " se coloc recientemente en la esquina de la calle 40 y la 6 Avenida en Manhattan. Hay una gran foto de Tesla en la Estatua de la Libertad Museo . El Liberty Science Center en Jersey City, Nueva Jersey tiene una demostracin cientfica diaria de la bobina de Tesla creacin de un milln de voltios de electricidad antes de que los espectadores ojos. Muchos libros fueron escritos acerca de Tesla : El genio prdigo : La vida de Nikola Tesla por John J. O'Neill y el libro de Margaret Cheney Tesla : Hombre fuera del tiempo ha contribuido de manera significativa a su fama. Una pelcula documental de Nikola Tesla, el genio que encendi el Mundo , elaborado por el Tesla Sociedad Memorial y el Museo de Nikola Tesla de Belgrado , El secreto de Nikola Tesla ( Orson Welles ) , BBC Film Maestros de la ionosfera son otros homenajes al gran genio .

Nikola Tesla naci el 10 de julio 1856 en Smiljan , Lika , que entonces formaba parte del Imperio austrohngaro , regin de Croacia . Su padre, Milutin Tesla era un sacerdote ortodoxo serbio y su madre Djuka Mandic fue un inventor por derecho propio de los aparatos domsticos . Tesla estudi en la Realschule , Karlstadt en 1873 , el Instituto Politcnico de Graz , Austria , y la Universidad de Praga . Al principio, tena la intencin de especializarse en fsica y matemticas, pero pronto qued fascinado con la electricidad. Comenz su carrera como ingeniero elctrico con una compaa telefnica en Budapest en 1881. Fue all, como Tesla estaba caminando con un amigo a travs del parque de la ciudad que la solucin difcil de alcanzar para el campo magntico giratorio pas por su mente. Con un palillo, l dibuj un diagrama en la arena explicando a su amigo el principio del motor de induccin . Antes de ir a Estados Unidos, se uni a Tesla Continental Edison Company en Pars donde dise dinamos . Mientras que en Estrasburgo en 1883 , construy en privado un prototipo del motor de induccin y la pas con xito. No se ha podido interesar a nadie en Europa en la promocin de este dispositivo radical , Tesla acept una oferta para trabajar por Thomas Edison en Nueva York. Su sueo de la infancia era venir a Estados Unidos para aprovechar el poder de las Cataratas del Nigara.

Joven Nikola Tesla lleg a los Estados Unidos en 1884 con una carta de presentacin de Charles Batchelor de Thomas Edison : " Conozco a dos grandes hombres ", escribi Batchelor, Tesla pas la siguiente 59 " uno que es , y el otro es este joven. " aos de su vida productiva que vive en Nueva York . Tesla se dedic a la mejora de la lnea de las dinamos de Edison mientras trabajaba en el laboratorio de Edison en Nueva Jersey. Fue aqu donde comenz su divergencia de opinin con Edison sobre corriente directa frente a la corriente alterna. Este desacuerdo lleg a su clmax en la guerra de las corrientes como Edison se enfrentaron en una batalla perdida para proteger su inversin en equipos de corriente continua y las instalaciones.

Tesla seal la ineficiencia de las potencias elctricas de Edison directos actuales que han sido a construir hacia arriba y abajo de la costa atlntica . El secreto , que senta, estaba en el uso de la corriente alterna, porque para l todas las energas eran cclico. Por qu no construir generadores que enviara a la energa elctrica a lo largo de las lneas de distribucin primero en un sentido , en otro, en mltiples oleadas utilizando el principio polifsico ?

Lmparas de Edison eran dbiles e ineficientes cuando alimentada con corriente directa. Este sistema tena una desventaja , ya que no se poda transportar ms de dos millas , debido a su incapacidad para pasar por encima de los niveles necesarios para la transmisin a larga distancia de alta tensin. En consecuencia, se requiere una estacin de energa de corriente continua a intervalos de dos millas.

Los flujos de corriente continua de forma continua en una direccin; alternando cambios actuales direccin 50 o 60 veces por segundo y pueden intensificarse para variar los niveles de alta tensin , minimizando la prdida de energa a travs de grandes distancias. El futuro pertenece a la corriente alterna.

Nikola Tesla desarroll polifsico actual sistema de generadores, motores y transformadores alterna y celebr 40 patentes bsicas de los Estados Unidos en el sistema , que George Westinghouse compr , decididos a suministrar los Estados Unidos con el sistema de Tesla. Edison no quiere perder su imperio DC, y una amarga guerra sigui. Esta fue la guerra de las corrientes entre AC y DC . Tesla - Westinghouse finalmente emergi victorioso porque AC era una tecnologa superior. Fue una guerra ganada por el progreso de Amrica y el mundo .

Tesla present sus motores y sistemas elctricos en un artculo clsico , " Un nuevo sistema de alterna Motores y Transformadores de Corriente ", que pronunci ante el Instituto Americano de Ingenieros Elctricos en 1888. Uno de los ms impresion fue el industrial e inventor George Westinghouse . Un da visit el laboratorio de Tesla y se sorprendi de lo que vio. Tesla haba construido un sistema polifsico modelo que consiste en una alternancia de dinamo de corriente , paso y transformadores reductores y motores de CA en el otro extremo . La alianza perfecta entre Tesla y Westinghouse para el uso nacional de electricidad en Amrica haba comenzado.

En febrero de 1882, Tesla descubri el campo magntico giratorio , un principio fundamental en la fsica y la base de casi todos los dispositivos que utilizan corriente alterna . Tesla adaptado brillantemente el principio de la rotacin del campo magntico para la construccin de un motor de induccin de corriente alterna y el sistema polifsico para la generacin, transmisin, distribucin y uso de energa elctrica.

Motor de induccin AC de Tesla es ampliamente utilizado en todo el mundo en la industria y electrodomsticos. Comenz la revolucin industrial en el cambio de la siglo . La electricidad se genera hoy transmitida y se convierte en mecnico poder por medio de sus inventos. El mayor logro de Tesla es su polifsico alternando sistema actual, que es hoy en da la iluminacin de todo el mundo. Tesla asombr al mundo al demostrar . las maravillas de la alternancia de la corriente elctrica en la Exposicin Mundial Colombina de Chicago en 1893 . Corriente alterna de energa estndar se convirti en el siglo 20 . Este logro ha cambiado el mundo . l dise la primera central elctrica hidroelctrica en las cataratas del Nigara , en 1895 , que fue la victoria final de la corriente alterna. El logro fue cubierto ampliamente en la prensa mundial , y Tesla fue elogiado como un hroe mundial de ancho. Rey Nikola de Montenegro le confiri la Orden de Danilo .

Tesla fue pionero en muchos campos. La bobina de Tesla , que invent en 1891 , es ampliamente utilizado hoy en da en los aparatos de radio y televisin y otros equipos electrnicos. Ese ao tambin marc la fecha de la ciudadana estadounidense de Tesla. Su motor de induccin de corriente alterna es considerado uno de los diez descubrimientos ms grandes de todos los tiempos . Entre sus descubrimientos son la luz fluorescente, rayo lser , comunicaciones inalmbricas , la transmisin inalmbrica de energa elctrica , el control remoto, la robtica , las turbinas de Tesla y despegue vertical de aviones. Tesla es el padre de la los modernos sistemas de transmisin elctricos y de radio . Registr ms de 700 patentes en todo el mundo . Su visin inclua la exploracin de la energa solar y la fuerza del mar . Previ comunicaciones interplanetarias y satlites.

El Century Magazine public los principios de Tesla de la telegrafa sin hilos , la popularizacin de conferencias cientficas dadas antes Franklin Institute , en febrero de 1893.

La Revisin elctrica en 1896 public los rayos X de un hombre , hecho por Tesla, con tubos de rayos X de su propio diseo . Aparecieron al mismo tiempo, como cuando Roentgen anunci su descubrimiento de los rayos -X. Tesla nunca intent proclamar prioridad. Roentgen felicit Tesla en sus sofisticadas imgenes de rayos X, y Tesla lleg a escribir el nombre de Roentgen en una de sus pelculas. Experiment con shadowgraphs similares a los que posteriormente iban a ser utilizados por Wilhelm Rntgen , cuando descubri los rayos X en 1895. Innumerables experimentos de Tesla incluyen trabajar en una lmpara del botn de carbono , en el poder de la resonancia elctrica , y en varios tipos de rayo. Tesla invent el tubo de vaco especial que emite luz para ser utilizado en la fotografa La amplitud de sus invenciones se demuestra por sus patentes para una turbina de vapor sin cuchilla basado en un principio de flujo en espiral . Tesla tambin patent un diseo de la bomba para funcionar a temperaturas extremadamente altas .

Nikola Tesla patent el sistema bsico de la radio en 1896. Sus diagramas esquemticos publicados que describen todos los elementos bsicos de la emisora de radio que ms tarde fue utilizado por Marconi .

En 1896 Tesla construy un instrumento para recibir las ondas de radio . l experiment con este dispositivo y transmite ondas de radio desde su laboratorio en South 5th Avenue. al Hotel Gerlach en la calle 27 en Manhattan. El dispositivo tena un imn que despeda intensos campos magnticos de hasta 20.000 lneas por centmetro . El dispositivo de radio establece claramente su piority en el descubrimiento del radio. El transmisor de extincin de chispas bordo producida por la Compaa de Radio Lowenstein y con licencia bajo las patentes de Nikola Tesla de la compaa , se ha instalado en los buques de guerra de Estados Unidos antes de la Primera Guerra Mundial

En diciembre de 1901, Marconi establece la comunicacin inalmbrica entre Gran Bretaa y el de Terranova , Canad, lo que le vali el premio Nobel en 1909. Pero gran parte de la obra de Marconi no era original . En 1864 , James Maxwell teoriz ondas electromagnticas. En 1887 , Heinrich Hertz demostr teoras de Maxwell. Ms tarde, Sir Oliver Logde extendi el sistema prototipo Hertz. El coherer Brandley aument los mensajes distancia pueden ser transmitidos . El coherer fue perfeccionado por Marconi. Sin embargo , el corazn de transmisin de radio se basa en cuatro circuitos sintonizados para transmitir y recibir . Es el concepto original de Tesla demostr en su famosa conferencia en el Instituto Franklin en Filadelfia en 1893. Los cuatro circuitos , utilizado en dos pares , siguen siendo una parte fundamental de todos los equipos de radio y televisin. La Corte Suprema de los Estados Unidos, en 1943, llev a cabo ms importante invlida la patente de Marconi, que reconoci la contribucin ms significativa de Tesla como el inventor de la tecnologa de radio.

Tesla construy una estacin experimental en Colorado Springs, Colorado, en 1899, para experimentar con alto voltaje, electricidad de alta frecuencia y otros fenmenos. Cuando se activa el transmisor de aumento Colorado Springs Tesla Coil , cre chispas 30 pies de largo . Desde la antena exterior, estas chispas se podan ver desde una distancia de diez kilmetros. Desde este laboratorio , Tesla genera y enva ondas inalmbricas que mediaron energa, sin necesidad de cables para la milla . En Colorado Springs, donde permaneci desde mayo 1899 hasta 1900 , Tesla hizo lo que consideraba su descubrimiento ms importante - las ondas estacionarias terrestres. Por este descubrimiento demostr que la Tierra podra ser utilizado como un conductor y sera tan sensible como un tenedor de ajuste a vibraciones elctricas de una cierta frecuencia . Tambin encendi 200 lmparas sin cables desde una distancia de 25 millas ( 40 kilmetros) y ha creado un rayo por el hombre. Hubo un tiempo en que estaba seguro de que haba recibido seales de otro planeta en su laboratorio de Colorado , una afirmacin que fue recibida con incredulidad en algunas revistas cientficas.

El viejo Waldorf Astoria fue la residencia de Nikola Tesla durante muchos aos . l vivi all cuando l estaba en la cspide del poder financiero e intelectual. Tesla organiza cenas elaboradas, invitando a las personas famosas que ms tarde fueron testigos de espectaculares experimentos elctricos en su laboratorio. Financiado por J. Pierpont Morgan, Tesla construy el laboratorio de Wardenclyffe y su famosa torre de transmisin en Shoreham , Long Island entre 1901 y 1905. Este gran hito fue 187 metros de altura , coronada por una cpula de cobre de 68 pies que albergaba el transmisor de aumento. Fue planeado para ser el primer sistema de transmisin, la transmisin de ambas seales y energa sin cables a cualquier punto del globo . El transmisor de aumento enorme, la descarga de electricidad de alta frecuencia , se volvera a la tierra en una dinamo gigante que proyectara su electricidad en cantidades ilimitadas a cualquier parte del mundo .

Concepto de electricidad inalmbrica de Tesla fue utilizado para forros de energa del ocano , destruir buques de guerra , la industria de gestin y el transporte y el envo de comunicaciones de forma instantnea en todo el mundo . Para estimular la imaginacin del pblico , Tesla sugiri que esta energa inalmbrica podra incluso ser utilizado para la comunicacin interplanetaria . Si Tesla estaban seguros de llegar a Marte, cunto menos difcil llegar a Pars. Muchos peridicos y revistas entrevistados Tesla y describi su nuevo sistema para el suministro de energa inalmbrica para ejecutar toda la industria de la Tierra.

Debido a una disputa entre Morgan y Tesla en cuanto al uso final de la torre. Morgan retir sus fondos. Comentario clsico de El financiero fue: " Si alguien puede dibujar en el poder , dnde ponemos el metro ? " La torre erigida , pero incompleto fue demolido en 1917 por razones de seguridad en tiempos de guerra . El sitio donde la torre Wardenclyffe se puso an existe , con sus 100 metros de cimentacin profunda sigue intacta. El laboratorio de Tesla diseado por Stanford White en 1901 es hoy todava en buen estado y es honrado con una placa bicentenario.

Tesla dio una conferencia a la comunidad cientfica sobre sus invenciones en Nueva York , Filadelfia y San Luis y ante los organismos cientficos en Inglaterra y Francia en 1892. Conferencias y escritos de Tesla de la dcada de 1890 despert gran admiracin entre los contemporneos populariz sus inventos e inspir a un nmero incalculable de hombres ms jvenes para entrar en el nuevo campo de la radio y la ciencia elctrica .

Nikola Tesla fue una de las personalidades ms clebres de la prensa estadounidense, en este siglo. De acuerdo con la edicin especial de la revista Life de septiembre de 1997 , Tesla se encuentra entre las 100 personas ms famosas de los ltimos 1.000 aos. l es uno de los grandes hombres que desvan la corriente de la historia humana . La celebridad de Tesla estaba en su apogeo a finales del siglo. Sus descubrimientos , invenciones y visin tuvieron una amplia aceptacin por parte del pblico , la comunidad cientfica y la prensa estadounidense . Descubrimientos de Tesla tuvieron una amplia cobertura en las revistas cientficas , la prensa diaria y semanal, as como en las publicaciones literarias e intelectuales ms destacados del da . l era el Super Star .

Tesla escribi muchos artculos autobiogrficos para la revista prominente elctrico experimentador , recogidos en el libro , mis inventos . Tesla estaba dotado de intensos poderes de visualizacin y la memoria excepcional de los jvenes desde el principio. l fue capaz de construir plenamente , desarrollar y perfeccionar sus inventos completamente en su mente antes de comprometerse a papel.

Segn Hugo Gernsback , Tesla posea una apariencia fsica impresionante de ms de seis pies de alto, de ojos hundidos y una manera majestuosa . Sus impresiones de Tesla, eran de un hombre dotado de notable frescura fsica y mental , dispuesto a sorprender al mundo con cada vez ms inventos a medida que envejeca . Un soltero de toda la vida que l llevaba una existencia un tanto aislado, dedicando toda su energa a la ciencia.

En 1894 , se le dio un doctorado honoris causa por la Columbia y la Universidad de Yale y la medalla de Elliot Cresson del Instituto Franklin. En 1934 , la ciudad de Filadelfia le otorg la medalla John Scott por su sistema de energa polifsica . l era un miembro honorario de la Asociacin Nacional de Luz y miembro de la Asociacin Americana para el Avance de la Ciencia . En una ocasin , rechaz una invitacin del Kaiser Wilhelm II para venir a Alemania para demostrar sus experimentos y recibir una alta decoracin .En 1915, un artculo del New York Times anunci que Tesla y Edison fueron compartir el Premio Nobel de Fsica . Curiosamente, ninguno de los dos recibi el premio, la razn es clara. Se rumoreaba que Tesla rechaz el premio porque no quera compartir con Edison, Marconi y porque ya haba recibido el suyo.( Amigo de Tesla Mark Twain , famoso escritor estadounidense )En su cumpleaos nmero 75 en 1931 , el inventor apareci en la portada de la revista Time. En esta ocasin , Tesla recibi cartas de felicitacin a partir de ms de 70 pioneros en la ciencia y la ingeniera , incluyendo Albert Einstein. Estas cartas fueron montados y presentados a Tesla en la forma de un volumen testimonial.Tesla muri el 7 de enero de 1943 en el Hotel New Yorker , donde haba vivido durante los ltimos diez aos de su vida . Habitacin 3327 en el piso 33 es las suites de dos habitaciones que ocup .Un funeral de Estado se celebr en St. John the Divine catedral en la ciudad de Nueva York. Se recibieron telegramas de condolencia de muchas personas notables , entre ellas la primera dama Eleanor Roosevelt y el vicepresidente Wallace. Ms de 2.000 personas asistieron , entre ellos varios premios Nobel . Fue incinerado en Ardsley en el Hudson , Nueva York. Sus cenizas fueron internados en una esfera de oro , la forma favorita de Tesla, en exhibicin permanente en el Museo de Tesla en Belgrado junto con su mscara mortuoria .En su discurso de presentacin de Tesla con la medalla Edison , Vicepresidente Behrend del Instituto de Ingenieros Elctricos expres elocuentemente lo siguiente: " Si tuviramos que tomar y eliminar de nuestro mundo industrial el resultado del trabajo del seor Tesla, las ruedas de la industria dejaran de giran, nuestros coches elctricos y los trenes pararan , nuestros pueblos seran oscuras y nuestras fbricas seran ociosos y muertos. Su nombre marca una poca en el avance de la ciencia elctrica. " Sr. Behrend termin su discurso con una parfrasis de los versos de Pope sobre Newton : "Las leyes de la naturaleza y de la naturaleza ponen escondido por la noche dijo Dios: " Que sea Tesla ' y todo fue luz. ".

HEINRICH RUDOLPH HERTZ(1857 1894)

Fsico alemn. Pionero en las investigaciones relacionadas con las ondas electromagnticas y la-electricidad. Descubridor de las ondas de radio o hertzianas.Heinrich Rudolph Hertz, fsico alemn, naci en Hamburgo, el 22 de febrero de 1857. Hijo de un prominente abogado y legislador, desde joven demostr poseer aptitudes para la tcnica construyendo diferentes tipos de instrumentos en un taller domstico. De joven abandon los estudios universitarios de ingeniera en la Universidad de Munich para dedicarse al estudio de la fsica en la Universidad de Berln, bajo la tutela de Hermann von Helmotz, uno de los ms afamados fsicos de la poca, con el que comenz a trabajar despus en 1880, como asistente, en el Instituto de Fsica de Berln.

Por su parte Hertz, por medio de un oscilador elemental que l mismo haba construido y apoyado en las investigaciones que realizaba en el laboratorio de Karlsruhe, pudo demostrar en la prctica que las predicciones de Maxwell eran ciertas y que lasondas electromagnticasno slo se propagaban a travs del espacio, sino que posean tambin propiedades de reflexin, difraccin, refraccin, polarizacin e interferencia. Incluso lleg a comprobar que se propagaban a la misma velocidad de la luz, es decir, a 300 mil kilmetros por segundo, descubriendo que tanto la luz como el calor constituan, igualmente, radiaciones electromagnticas. Sin embargo, Hertz no lleg a imaginar en ningn momento la importancia que tendra en el futuro el resultado de sus investigaciones para las transmisiones inalmbricas, pues en ese momento no le encontr aplicacin prctica a su descubrimiento.

En 1889 Hertz fue nombrado profesor de fsica de la Universidad de Bonn, donde continu realizando investigaciones relacionadas con descargas elctricas en gases enrarecidos. Otro de sus descubrimientos fue el efecto fotoelctrico. Heinrich Rudolph Hertz muri enfermo, a la edad de 37 aos, en la ciudad de Bonn, el 1ro. de enero de 1894.

En 1888 Hertz haba descrito en una revista tecnolgica de temas relacionados con la electricidad, la forma en que haba generado ondas electromagnticas en su oscilador. Por aquel entonces un fsico italiano muy joven llamadoGuglielmo Marconiley su artculo y se pregunt si se podra emplear el oscilador de Hertz y lasondas electromagnticaspara transmitir seales telegrficas inalmbricas. En 1894 Marconi comenz a realizar sus primeros experimentos para mejorar la sensibilidad del oscilador y el receptor inalmbrico, incrementar su potencia y hacer que cubriera una distancia mucho mayor.En el otoo de 1895, despus de realizar muchas pruebas, el transmisor de Marconi poda cubrir una distancia de 2 kilmetros, superando incluso obstculos naturales. Haba nacido la transmisin inalmbrica por ondas de radio. Marconi se traslad a Inglaterra, donde dio a conocer su transmisor. El 12 de diciembre de 1901 la letra S del cdigo de telegrafa Morse atraves el ter a travs del Ocano Atlntico, transmitida desde Poldhu, en Inglaterra hasta las costas de Terranova, en Amrica, cubriendo una distancia de 3 400 km .

En honor a Heindrich Rudolph Hertz, en 1933 se tom internacionalmente el acuerdo de denominar oficialmente hertz (Hz) a la unidad de medida de la frecuencia de las ondas hertzianas, radiofrecuencia o altas frecuencias empleadas en las transmisiones inalmbricas.

Mediante el hertz se determina tambin la medida de lacorriente alternade baja frecuencia que llega hasta las industrias y nuestros hogares. Sus mltiplos como, por ejemplo, el kilohertz (kHz), el megahertz (MHz) y el gigahertz (GHz), se utilizan en la prctica para medir las altas frecuencia de todo tipo de emisiones inalmbricas, como las de radio, televisin, telefona mvil o celular, radiocontrol, etc., as como la frecuencia de trabajo de los microprocesadores de losordenadores o computadoras.

CAPITULO II

DEFINICION DE CARGAS ELECTRICAS

A instancias de la Fsica la carga elctrica resulta ser una propiedad intrnseca que presentan algunas partculas subatmicas la cual se manifestar a travs de atracciones y repulsiones que determinarn las interacciones electromagnticas entre ellas, siendo las mismas cargas positivas y cargas negativas.La materia cargada de manera elctrica ser influida por los campos electromagnticos a la vez que los genera.La interaccin entre carga y campo elctrico dar origen a una de las cuatro interacciones fundamentales que es la interaccin electromagntica.Histricamente, a los electrones, quarks y protones se les asign diferentes cargas, por ejemplo, los electrones presentan carga negativa -1, tambin conocida como e; por su lado, los protones presentan carga positiva +1 o tambin +e, en tanto, a los quarks se les asign una carga de tipo fraccionaria.De acuerdo a lo que dispone el Sistema Internacional de Unidades la carga elctrica se denomina culombio (c) y lo define como aquella cantidad de carga que pasa por la seccin transversal de un determinado conductor elctrico durante el lapso de un segundo y cuando la corriente elctrica es de un amperio.La naturaleza de la carga elctrica es discreta.Ya desde la antigua Grecia se empez a estudiar la propiedad de atraccin de cuerpos ligeros que ostentan algunos materiales, en tanto, sera recin a mediados del siglo XIX cuando todas las observaciones obtenidas desde la Grecia Antigua se sistematizaran formalmente.Para el estudio de la electricidad nos basta con este modelo aproximado del tomo, con sus partculas elementales(electrn, protn y neutrn). Los protones son de carga elctrica positiva y se repelen entre s. Los electrones son de carga elctrica negativa y se repelen entre s. Los neutrones no tienen carga elctrica.Entre los electrones y los protones se ejercen fuerzas de atraccin. Puesto que los electrones giran a gran velocidad alrededor del ncleo existe tambin una fuerza centrpeta que tiende a alejar del ncleo a los electrones. Entre dichas fuerzas se establece un equilibrio, de tal manera que los electrones giran en las rbitas y no son atrados por los protones del ncleo y tampoco se salen de sus rbitas.

LEY DE COULOMB.

Como ya se ha dicho cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.Coulomb en 1777 enunci la ley de la Electrosttica(electricidad esttica) que lleva su nombre(Ley de Coulomb):La intensidad de la fuerza (F) con la cual dos cargas elctricas puntuales se atraen o se repelen, es directamente proporcional al producto de sus cargas(Q1 y Q2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia(r) que las separan.Donde:F: Fuerza expresada en Newtons[N]Q1 y Q2: Cargas expresadas en Culombios[C]R: Distancia de separacin entre las cargas expresada en metros[m]K: Constante: 910E9 Nm2/C2 para el aire o vaco.

TIPOS DE CARGAS ELECTRICAS.

Carga:es cualquier cuerpo que posea electricidad.1 Existen dos tipos de cargas : Positivas(+), protones. Negativas(-), electrones.2 Objetos que contienen el mismo signo, se repelen, y objetos de cargas contrarias se atraen.

3 La carga se mantiene. En la electrificacion no se esta creando carga, solo se esta transportando, de un lugar a otro manteniendo la carga total. electrificacion: es la perdida o ganancia de electrones de un objeto. todos los cuerpos son neutros, contienen cargas iguales de los dos tipos. Cuando se frotan, la carga es transferida de un cuerpo a otro.

Los tipos de cargas elctricas caen dentro de cuatro categoras: resistivas, capacitivas, inductivas o una combinacin de las anteriores. Algunas cargas son puramente resistivas, capacitivas o inductivas. La naturaleza imperfecta de cmo son construidos los dispositivos elctricos o electrnicos causa inductancia, capacitancia y resistencia para ser una parte inherente de muchos dispositivos.

Cargas Resistivas

Un resistor es un mecanismo que resiste el flujo de la electricidad. Al hacerlo, parte de la energa elctrica es disipada como calor. Dos cargas comunes resistivas son los bulbos de luz incandescente y los calentadores elctricos. La resistencia (R) es medida en ohms. Un bulbo de luz incandescente produce luz al pasar corriente elctrica a travs de un filamento en un vaco. La resistencia del filamento causa que se caliente y la energa elctrica es convertida en energa luminosa. Los calentadores elctricos trabajan de la misma manera, excepto que ellos producen una poca, si acaso, de luz. La corriente elctrica y el voltaje en una carga resistiva se dicen estar "en fase" uno con otro. Como el voltaje se eleva o cae, la corriente tambin se eleva y cae con ste.

Cargas Capacitoras

Un capacitor almacena energa elctrica. Las dos superficies conductivas estn separadas por un aislante no conductivo. Cuando una corriente elctrica es aplicada a un capacitor, los electrones de la corriente se acumulan en la placa adjuntada a laterminala la cual es aplicada la corriente elctrica. Cuando la corriente es retirada, los electrones fluirn de regreso a travs del circuito para alcanzar la otraterminaldel capacitor. Los capacitores son utilizados en motores elctricos, radio circuitos, fuentes de poder y muchos otros circuitos. La capacidad de un capacitor para almacenar energa elctrica es llamada capacitancia (C). La unidad principal de medida es el faradio, pero la mayora de los capacitores estn medidos en microfaradios. La corriente lleva el voltaje de un capacitor. El voltaje a travs de las terminales comienza a cero voltios mientras la corriente est a su mximo. A medida que la carga se desarrolla en la placa del capacitor, el voltaje se eleva y la corriente cae. A medida que un capacitor se descarga, la corriente se eleva y el voltaje cae.

Cargas Inductivas

Un inductor puede ser cualquier material conductor. Cuando un cambio de corriente pasa a travs de un inductor, ste induce un campo magntico alrededor de este mismo. Girando el inductor en una bobina incrementa el campo magntico. Un principio similar ocurre cuando un conductor es colocado en un campo magntico cambiante. El campo magntico induce una corriente elctrica en el conductor. Ejemplos de cargas inductivas incluyen transformadores, motores elctricos y bobinas. Dos series de campos magnticos en un motor elctrico opuestos uno con otro, forzan al rbol del motor para que gire. Un transformador tiene dos inductores, uno primario y uno secundario. El campo magntico en el devanado primario induce una corriente elctrica en el devanado secundario. Una bobina almacena energa en un campo magntico que induce cuando un cambio de corriente pasa a travs de ste y libera la energa cuando la corriente es retirada. La inductancia (L) es medida en henrios. El cambio de voltaje y corriente en un inductor estn fuera de fase. A medida que la corriente se eleva al mximo, el voltaje cae.

Cargas Combinadas

Todos los conductores tienen alguna resistencia bajo condiciones normales y tambin exhiben influencias inductivas y capacitivas, pero esas pequeas influencias son generalmente despreciadas para fines prcticos. Otras cargas hacen uso de varias combinaciones de inductores, capacitores y resistores para llevar a cabo funciones especficas. El condensador elctrico de un radio utiliza inductores variables o capacitores en combinacin con un resistor para filtrar un rango defrecuenciasmientras permite slo una banda estrecha pasar a travs del resto del circuito. Un tubo de rayos catdicos en unmonitoro televisor utiliza inductores, resistores y la capacitancia inherente del tubo para controlar y desplegar una imagen en las cubiertas de fsforo del tubo. Los motores de una fase con frecuencia utilizan capacitores para ayudar al motor durante el encendido y la marcha. El capacitor de inicio provee una fase adicional de voltaje al motor a partir de que ste cambia la corriente y voltaje fuera de fase recprocamente.

DEFINICIN DE CAMPO MAGNTICO Y CAMPO ELCTRICO.

CAMPO MAGNTICO.

El campo magntico es una magnitud vectorial y, por lo tanto, hay que definir sumdulo,direccinysentido.= campo magntico, induccin magntica o densidad de flujo magntico La determinacin dela hacemos experimentalmente a partir de un tubo de rayos catdicos que consta de: Can electrnico, que lanza electrones con una velocidad controlable.Pantalla fluorescente, que seala la incidencia del haz de electrones.Observaciones:

1 Si el haz de electrones se desva, existe un campo magntico.2 Se define comodireccin de:"la direccin en que ha de moverse una carga para que el campo magntico no ejerza fuerza sobre ella".Supongamos que esto ocurre cuando, en la figura,tiene la direccin del eje OZ, siendo, por tanto, sta la direccin de.3 Cuando la velocidad de la carga mvil es perpendicular al campo magntico, la fuerza que acta sobre la carga es perpendicular ay, tal como en la figura.4 Consideremos que emitimos iones positivos a una velocidadno perpendicular a.Se observa que la fuerzaque acta sobre la carga,+q, mvil, es perpendicular ay, siendo su mdulo proporcional al valor de la carga y a.Se definemdulo de:"la constante de proporcionalidad entre F y", es decir

5 La fuerza ejercida sobre una carga positiva es opuesta a la ejercida sobre una negativa para valores fijos dey.Dado que el sentido dees inmedible (es un ente abstracto inventado), definimossentido de:"aqul que cumple la relacin

dondeqviene afectado de su signo".Loscampos magnticosson producidos porcorrientes elctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscpicas en cables, o corrientes microscpicas asociadas con los electrones en rbitas atmicas. El campo magntico B se define en funcin de la fuerza ejercida sobre las cargas mviles en laley de la fuerza de Lorentz. La interaccin del campo magntico con las cargas, nos conduce a numerosasaplicaciones prcticas. Las fuentes de campos magnticos son esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnticos. La unidad SI para el campo magntico es el Tesla, que se puede ver desde la parte magntica de la ley de fuerza de Lorentz, Fmagntica= qvB, que est compuesta de (Newton x segundo)/(Culombio x metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss) es una unidad de campo magntico mas pequea.

Ley de la Fuerza de LorentzSe pueden definir ambos campos magnticos y elctricos a partir de la ley de la fuerza de Lorentz:

La fuerza elctrica es recta, siendo su direccin la del campo elctrico si la carga q es positiva, pero la direccin de la parte magntica de la fuerza est dada por laregla de la mano derecha.

LNEAS DE CAMPO MAGNTICO:

Del mismo modo que el campo elctricoEpuede representarse mediante lneas de campo elctrico, tambin el campo magnticoBpuede ser respresentado mediantelneas de campo magntico. En ambos casos, la direccin del campo viene indicada por la direccin de la lneas de campo, y la magnitud del campo por su densidad. Existen, sin embargo, dos importantes diferencias entre lneas del campo elctrico y lneas de campo magntico:Las lneas de campo elctrico poseen la direccin de la fuerza elctrica sobre la carga positiva, mientras que las lneas de campo magntico son perpendiculares a la fuerza magntica sobre una carga mvil.Las lneas de campo elctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; las lneas de campo magntico forman circuitos cerrados. Con los polos magnticos aislados aparentemente no existen, no hay puntos en el espacio donde las lneas de campo magntico comiencen o terminen.Vamos a ver un par de figuras donde se muestran las lneas de campo, tanto fuera como dentro de una barra imanada:En la primera figura, vemos las lneas de campo magntico dentro y fuera de una barra magntica. Las lneas emergeran del polo norte y entraran en el polo sur, pero carecen de principio y fin. En su lugar forman circuitos cerrados.En esta segunda figura, vemos las lneas de campo magntico que son exteriores a una barra imanada, visualizadas por limaduras de hierro.UNIDADES:

CAMPO ELECTRICO.

A Michael Faraday la idea de que las cargas o los imanes actuasen a distancia a travs del espacio vaco no le convenca, de modo que para explicar las fuerzas que actan entre las cargas o los polos de los imanes tuvo que inventar algo que llenase el espacio y que conectase de algn modo una carga con otra o un polo del imn con el otro; Faraday pensaba en una especie de tubos de goma o algo as, quiz animado al ver cmo las limaduras de hierro se ordenan al colocar cerca un imn.As naci el concepto de campo de fuerzas, en general.

Una propiedad del espacio mediante la cual se propaga la interaccin entre cargas.Una regin del espacio donde existe una perturbacin tal que a cada punto de dicha regin le podemos asignar una magnitud vectorial, llamada intensidad de campo elctricoE.

Un campo se representa dibujando las llamadas lneas de campo. Para el campo creado por una carga puntual, las lneas de campo son radiales.Las lneas de campo no se pueden cortar, porque si lo hicieran en un punto habra dos valores distintos de intensidad de campo E.Un campo elctrico muy til es el que se crea entre dos placas metlicas y paralelas (CONDENSADOR) conectadas a un generador de corriente continua; de ese modo las placas adquieren carga igual pero de signo contrario y en la zona que existe entre ellas se crea uncampo uniforme.El campo elctrico puede ser creado por varias cargas. Entonces, el vector que representa al campo resultante en cada punto se obtiene sumando los vectores-campo que produce cada una de ellas.Intensidad de campo elctrico. La regin del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha regin una carga elctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la accin de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo elctrico. La intensidad de campo elctrico en un punto se define como la fuerza que acta sobre la unidad de carga situada en l. SiEes la intensidad de campo, sobre una cargaQactuar una fuerza

LEYES Y ECUACIONES DE MAXWELL.

ECUACIONES DE MAXWELL

Alrededor de 1860, el gran fsico escocs James Clerck Maxwell dedujo que las leyes experimentales de la electricidad y el magnetismo (leyes de Coulomb, Gauss, Biot-Savart, Ampere y Faraday) podan resumirse de una forma matemtica concisa que hoy es conocida como Ecuaciones de Maxwell. En una de ellas (la de Ampere) apareca una inconsistencia que Maxwell fue capaz de eliminar. Adems, los experimentos individuales que condujeron a las leyes nunca dieron una indicacin de sus implicaciones, entre ellas la existencia de ondas electromagnticas.

Las 2 primeras ecuaciones (llamadas Ley de Gauss (1777-1855) para campos magnticos y Ley de Gauss para campos elctricos) relacionan cmo se extienden los campos magnticos y elctricos, respectivamente por el espacio estando presentes sus fuentes. La tercera y la cuarta relacionan los campos elctricos y magnticos cuando ellos dependen del tiempo.

45

1.La primera proviene del hecho de que no se han encontrado monopolos magnticos (polos aislados), ni siquiera para campos magnticos dependientes del tiempo. Es decir, experimentalmente se ha observado que siempre las lneas de campo magntico no divergen de ningn punto ni convergen a ningn punto, es decir, su divergencia es nula (forma diferencial). O lo que es equivalente, que el flujo de campo magntico a travs de cualquier superficie cerrada es nulo

2. La segunda es una generalizacin de la Ley de Coulomb(1736-1806). La Ley de Coulomb es slo vlida para cargas estticas, mientras que la Ley de Gauss vale tambin para campos que varan con el tiempo, es decir, cargas no estacionarias. Esta ley describe cmo convergen las lneas de campo sobre una carga negativa, y cmo divergen desde una carga positiva (forma diferencial). Es lo mismo interpretarla como que el flujo del vector desplazamiento a travs de una superficie cerrada es numricamente igual a la carga libre encerrada (no carga inducida). Es una consecuencia de la Ley de Coulomb.3. La tercera es la Ley de Faraday (1791-1867). Es histricamente posterior a la de Ampere, y establece que todo campo magntico que vare con el tiempo inducir un campo elctrico. (Apndice I)4. La Ley de Ampere (1775-1836) original describe la relacin entre el campo magntico y la corriente que la origina. Es decir, la electricidad E, D, B, H y J .

produce magnetismo (hilo por el que circula corriente). Sin embargo Maxwell (1831-1879) introdujo un trmino adicional, que corresponde a la llamada corriente de desplazamiento. En la Ley de Ampere original haba una falla cuando las corrientes eran variables, que Maxwell solucion. (Apndice I)En 1822, Faraday quera convertir el magnetismo en electricidad, ya que la electricidad produca magnetismo. Recin lo logr en 1831 (induccin electromagntica).Aclaracin: En general, se encuentran expresiones de las ecuaciones de Maxwell donde no aparecen los campos desplazamiento ni magntico, pero s aparecen constantes. En realidad las ecuaciones de Maxwell aqu expuestas son generales, ya que no suponen ninguna propiedad de los materiales donde hay campos.Estas leyes juegan en el electromagnetismo clsico un papel anlogo al de las ecuaciones de Newton en la mecnica clsica. Sin embargo, no slo son ecuaciones matemticamente ms complicadas que las de Newton , sino que adems jugaron un papel fundamental en la teora de la relatividad. El trabajo original de Einstein (1905) sobre la teora de la relatividad especial se llama Sobre la electrodinmica de los cuerpos en movimiento. (Apndice II)En principio, pueden resolverse todos los problemas del electromagnetismo mediante su empleo. Sin embargo, tenemos 8 ecuaciones y 15 incgnitas.

Es decir, que para resolverlas debemos encontrar ms ecuaciones. Ellas son las llamadas relaciones constitutivas o materiales, que relacionan E, D, B, H y J .

2

LEY DE GAUSS

El flujo del campo elctrico a travs de cualquiersuperficie cerradaes igual a la carga q contenida dentro de la superficie, dividida por la constante 0.La superficie cerrada empleada para calcular el flujo del campo elctrico se denominasuperficie gaussiana.Matemticamente,

La ley de Gauss es una de lasecuaciones de Maxwell, y est relacionada con elteorema de la divergencia, conocido tambin comoteorema de Gauss. Fue formulado porCarl Friedrich Gaussen 1835.Para aplicar la ley de Gauss es necesario conocer previamente la direccin y el sentido de las lneas de campo generadas por la distribucin de carga. La eleccin de la superficie gaussiana depender de cmo sean estas lneas.Campo creado por un plano infinitoEl campo elctrico creado por un plano infinito cargado puede ser calculado utilizando la ley de Gauss.En la siguiente figura se ha representado un plano infinito cargado con unadensidad superficial de carga (=q/S) uniforme y positiva. Las lneas de campo siempre salen de las cargas positivas, por lo que el campo creado por el plano ser uniforme (ya que la densidad de carga lo es) y sus lneas irn hacia afuera de ambos lados del plano.

El flujo del campo elctrico a travs de cualquier superficie cerrada es siempre el mismo (ley de Gauss); en este caso, por simplicidad de clculo, se ha elegido una superficie gaussiana cilndrica (representada en rojo en la figura).El flujo a travs de la superficie lateral del cilindro es nulo (ninguna lnea de campo la atraviesa). Las nicas contribuciones no nulas al flujo son las que se producen a travs de sus dos bases. El flujo del campo elctrico a travs del cilindro es entonces:

Como las dos bases del cilindro son iguales y el mdulo del campo es el mismo en todos los puntos de su superficie, la integral anterior se simplifica, quedando:

El valor del flujo viene dado por la ley de Gauss:

Yq/Ses la densidad superficial de carga :

Campo en el interior de un condensadorUncondensadoro capacitor es un dispositivo formado por dos conductores (denominados armaduras), generalmente con forma de placas, cilindros o lminas, separados por el vaco o por un material dielctrico (no conduce la electricidad), que se utiliza para almacenar energa elctrica.La forma ms sencilla de un condensador consiste en dos placas metlicas muy cercanas entre s con cargasqen una y-qen la otra. Este tipo de condensador se denominaplano-paralelo.El mdulo del campo elctrico creado por cada una de las placas del condensador, como se ha visto en el ejemplo anterior, viene dado por:

Las lneas del campo elctrico creado por la placa cargada positivamente estn dirigidas hacia fuera de la misma, lo contrario que ocurre para la placa con carga negativa.

Por tanto, en el exterior del condensador el campo es nulo y en el interior su mdulo es el doble del campo que creara una sola de las placas:

Los condensadores se utilizan en circuitos electrnicos como dispositivos para almacenar energa. El primer condensador fue fabricado en 1746, y estaba constituido por un recipiente de vidrio recubierto por una lmina metlica por dentro y por fuera. Se conoce comnmente comobotella de Leiden.

LEY DE COULOMB.

Coulomb desarroll la balanza de torsin con la que determin las propiedades de la fuerza electrosttica. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a regresarla a su posicin original, con lo que conociendo lafuerza de torsinque la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb tambin conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas elctricas de un material, es decir , depende de sus cargas sean negativas o positivas.

En la barra de la balanza, Coulomb coloc una pequea esfera cargada y a continuacin, a diferentes distancias, posicion otra esfera tambin cargada. Luego midi la fuerza entre ellas observando el ngulo que giraba la barra.Dichas mediciones permitieron determinar que: La fuerza de interaccin entre dos cargasq1yq2duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y as sucesivamente. Concluy entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:F q1yF q2en consecuenciaF q1q2 Si la distancia entre las cargas esal duplicarla, la fuerza de interaccin disminuye en un factor de 4 (2); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3) y al cuadriplicar la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4). En consecuencia, la fuerza de interaccin entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:F= 1/2

La ley de Coulomb es vlida slo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximacin cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilneas uniformes. Es por ello que es llamada[[fuerza electrosttica.]]En trminos matemticos, la magnitudFde la fuerza que cada una de las doscargaspuntualesq1yq2ejerce sobre la otra separadas por una distanciadse expresa como:

Dadas dos cargas puntualesq1yq2separadas una distanciaden el vaco, se atraen o repelen entre s con una Fuerza cuya magnitud est dada por: La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:

Dondees unVectorunitario que va en la direccin de la recta que une las cargas, siendo su sentido desde la carga que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.Al aplicar esta frmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargasq1oq2,segn sean stas positivas o negativas.El exponente (de la distancia:d) de la Ley de Coulomb es, hasta donde se sabe hoy en da, exactamente 2. La constante K es la Constante de Coulomb y su valor para unidades SI esNm/C.A su vez la constantedondees la permitividad relativa,, yF/m es la permitividad del medio en el vaco.Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vaco hay que tener en cuenta la Constante dielctrica y la Permitivida