Conceptos básicos en electricidad y magnetismo

El electromagnetismo es una de las teorías más importantes para la comprensión del Universo y para el avance Científico y tecnológico de la humanidad; por ello, múltiples disciplinas académicas de nivel profesional requieren el estudio riguroso de este campo del conocimiento y, en prácticamente todos los programas académicos de educación media, están incluidos sus principios fundamentales. Debido a que muchos estudiantes que Ingresan a la universidad presentan deficiencias en estos temas, el autor propone un acercamiento metodológico en el cual, mediante un instrumental matemático sencillo, pero sin perder de vista el rigor y la exactitud de los conceptos, conduce al estudiante a una formulación sencilla de las ecuaciones de Maxwell. Con el propósito de Inducir a los nuevos alumnos de nivel universitario en 105 criterios que deben regir la formación profesional, el autor enfatiza en el carácter teórico-experimental de la física y motiva di estudiante a examinar el desarrollo histórico y filosófico de los conceptos.

Dado que el nivel de tratamiento y de disponibilidad de herramienta matemática no puede ser exigente en los cursos libres, estas anotaciones se realizaron adaptando temas de textos de 'Física' de mayor nivel como Serway, Tipler, Wilson y otros. En muchos temas se siguió, casi que al pie de la letra lo expuesto por textos de un nivel apropiado a nuestros propósitos, como, ' Física' de Wilson y Buffa, también de 'Fundamentals of Collage Physics' de Peter J. Nolan, entre otros. En estas notas se involucran algunas sugerencias de prácticas demostrativas y de experimentos o de ayudas pedagógicas que faciliten el entendimiento y discusión de los conceptos. También se colocan algunas notas históricas logradas de otros autores, con el propósito de invitar a los estudiantes a profundizar en la historia del desarrollo de la Física. En resumen, estas anotaciones son una guía personal de los temas tratados durante el curso libre, adaptadas en parte de unos textos y extraídas de otros.

Prólogo

1. Electrostática y ley de coulomb

1.1. Electrización
1.2. Principio fundamental de la electrostática (ley de cargas)
1.3. ¿Qué es la electricidad?
1.4. Estructura atómica
1.5. Ley de la conservación de la carga
1.6. Observación del efecto de la carga eléctrica
1. 7. Conductores y aisladores
1.8. Iriboelectricidad
1.9. Inducción de cargas eléctricas
1.10. Ley de Coulomb
1.11. Anexo experimental
1.12. Problemas y preguntas adicionales
1.13. Referencias

2. Campos eléctricos

2.1. El campo eléctrico
2.2. Campo eléctrico de una carga puntual
2.3. Campo eléctrico de dos cargas puntuales
2.4. Campos eléctricos debidos a otras distribuciones de carga
2.5. Problemas y preguntas adicionales
2.6. Referencias

3. Energía potencial eléctrica, potencial eléctrico y diferencia de potencial

3.1. Energía potencial eléctrica
3.2. El potencial
3.3. Diferencia de potencial
3.4. Potencial de una carga puntual positiva
3.5. Superposición de potenciales
3.6. Dinámica de una partícula cargada en un campo eléctrico
3.7. La batería: fuente de diferencias de potencial
3.8. Capacitancia
3.9. Energía en un condensador
3.10. El electrón volt (eV)
3.11. Problemas y preguntas adicionales
3.12. Referencias

4. Corriente eléctrica, resistencia eléctrica y circuitos elementales

4.1. La corriente eléctrica
4.2. Ley de Ohm
4.3. Resistividad
4.4. Variación de la resistencia con la temperatura
4.5. La conservación de la energía y los circuitos eléctricos
4.6. A propósito de una unidad de medida de la energía: el kilowatio-hora (kWh)
4.7. Circuitos eléctricos básicos
4.7.1. Resistencias en serie
4.7.2. Resistencias en paralelo
4.8. Problemas y preguntas adicionales
4.9. Referencias

5. Magnetismo y fuerzas magnéticas

5.1. Campos magnéticos y su interacción con partículas cargadas
5.2. Fuerza que ejerce un campo magnético sobre un flujo de corriente que se transporta en un conductor
5.3. Generación de campos magnéticos mediante corrientes eléctricas. Ley de Biot-Savart
5.4. Ley de Ampére
5.5. Problemas y preguntas adicionales
5.6. Referencias

6. Inducción electromagnética

6.1. Introducción
6.2. Flujo magnético
6.3. Ley de Faraday de la inducción. Ley de Lenz
6.4. Una fem en movimiento y la ley de Faraday de la inducción electromagnética
6.5. El transformador
6.6. Problemas y preguntas adicionales
6.7. Referencias

7. Breve introducción a las ecuaciones de maxwell y a las ondas electromagnéticas

7.1. Introducción
7.2. La ley de Gauss para la electricidad: primera ecuación de Maxwell
7.3. La ley de Gauss para el magnetismo: segunda ecuación de Maxwell
7.4. Complementación para la ley de Ampére. Corriente de desplazamiento o tercera ley de Maxwell
7.5. La ley de Faraday: cuarta ecuación de Maxwell
7.6. Ondas electromagnéticas
7.7. Problemas y preguntas adicionales
7.8. Referencias

8. Preguntas de autoevaluación