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Física Comprimida

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Conservación de la masa/carga eléctrica en un sistema físico cerrado

9 septiembre, 2025 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

La inercia es una propiedad intrínseca de la materia y se cuantifica con la masa. Un sistema físico, que no intercambia materia con su exterior, tiene una masa total que no cambia con el tiempo, y por tanto se conserva. Si el sistema tiene partes diferenciadas, es la suma de las masas lo que se conserva. Pero si no existe intercambio de materia entre partes, se conserva la masa de cada parte. En un sistema de dos cuerpos se puede definir la masa total como la masa reducida, que representa la inercia puesta en juego durante el movimiento relativo entre cuerpos.

La carga eléctrica es otra propiedad intrínseca de la materia. La misma lógica se aplica con la carga eléctrica total del sistema pero sustituyendo intercambio de materia por contacto eléctrico que permite trasvase de carga. La carga eléctrica total de un sistema aislado eléctricamente se conserva.

Publicado en: Dinámica, Electricidad

¡Qué «cargantes» son los condensadores!

9 mayo, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Un condensador descargado, si se conecta a una batería, comenzará a cargarse en un tiempo característico. La batería sirve para cargar el condensador con el paso de la corriente que crea. Una vez que el condensador alcanza la carga que le corresponde para la d.d.p. impuesta por la batería (ya que la capacidad del condensador es fija), si el condensador se desconecta quedará así. No perderá carga ni variará de potencial. Si el condensador se “toca”, se descargará, variando de carga y de d.d.p., conforme a su capacidad.

Los condensadores curvos (cilíndricos y esféricos) tienen algunas singularidades que el plano-paralelo no disfruta. El campo eléctrico fuera de todo condensador simétrico es nulo (apantallamiento) y por tanto el potencial eléctrico será constante. El potencial eléctrico de la armadura conductora externa del condensador esférico o cilíndrico estará a dicho potencial, puesto que el potencial debe ser una función continua en las fronteras (cargadas o no). Este potencial debe ser compatible con la carga de dicha armadura (positivo o negativo). No hay que perder de vista que, por el principio de superposición, el potencial total creado por ambas armaduras es el que hay que considerar. De esta forma, la «caída/subida» de potencial desde el centro del condensador curvo hasta el infinito, será una curva continua (con puntos angulosos-de derivada discontinua) creciente o decreciente entre armaduras según el signo de la d.d.p. Por el contrario, en un condensador plano-paralelo idealizado (planos matemáticos, sin grosor), el potencial constante del espacio debería coincidir con el de ambas placas por continuidad ya que ambas son armaduras externas, ¿o quizás no? En los condensadores curvos sólo existe un infinito (r→∞) mientras que en el plano-paralelo, dos (z→±∞) y por tanto sería posible dividir el espacio en dos mitades igualmente infinitas, a diferente potencial eléctrico pero compatible con los valores de potencial de cada armadura plana.

Otra cuestión disonante es la asociación de condensadores curvos. La asociación en serie corresponderá con condensadores cilíndricos coaxiales (N+1 armaduras, N condensadores) o condensadores esféricos concéntricos de diferente radio. Mientras que la asociación en paralelo (2N armaduras, N condensadores) será posible, sin perforar las armaduras, conectando a tierra las armaduras internas y con un mismo hilo conductor las externas, lo cual es menos compacto. Justo lo contrario ocurre con los condensadores planos. La asociación en paralelo natural, y por tanto más compacta, de condensadores planos corresponde a intercalar N+1 armaduras conectadas por fuera con N armaduras también conectadas, lo que proporciona 2N condensadores en paralelo. Sin embargo, la asociación en serie de condensadores planos es poco compacta, como ocurre con la asociación en paralelo de los condensadores curvos. Regla del pulgar de compacidad: en serie, usemos geometría curva pero en paralelo, geometría plana.

Por último, el condensador plano-paralelo resulta determinante para introducir la corriente de desplazamiento, con ella la corrección de la Ley de Ampere, y así explicar la continuidad de corriente eléctrica en un circuito.

Publicado en: Electricidad

Alcance e intensidad de una interacción con respecto de otra

9 febrero, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde 2 comentarios

La razón entre fuerzas a igual distancia da idea de la intensidad de una respecto de otra (ej. Fe/Fg=(kqQ)/(GmM)>>1). Igualar las fuerzas (Fe=Fg) permite determinar el alcance de una respecto de otra (r_elect/r_grav=((kqQ)/(GmM))^(1/2)>>1).

Publicado en: Dinámica, Electricidad

Los antagónicos campos eléctrico y magnético. Ni contigo ni sin ti

8 febrero, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Las líneas de campo eléctrico son abiertas, las del magnético, cerradas. El campo electrostático es conservativo, el magnetostático no. El campo magnético responde a la regla de la mano derecha respecto de la corriente fuente, el eléctrico es radial desde la carga fuente. Una variación temporal de campo eléctrico (bien porque se mueva la carga o por otra razón) produce un campo magnético (no magnetostático). Una variación temporal de campo magnético produce un campo eléctrico (no electrostático).

Publicado en: Electricidad, Magnetismo

Rizando el rizo en Electromagnetismo

8 febrero, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Oersted encontró que el paso de corriente producía un campo magnético. En busca de la reciprocidad, Faraday se preguntó si lo contrario sería cierto, es decir, si un campo magnético produciría una corriente eléctrica. Y así es cuando el campo magnético es variable. Pero fue Maxwell el que terminó por demostrar el acoplamiento simétrico entre campos eléctrico y magnético variables, por la incompatibilidad de la Ley de Ampere cuando se aplica a una de las placas de un condensador en un circuito eléctrico. La «corriente» de desplazamiento completaba la Ley de Ampere cuyo origen era la variación temporal de un campo eléctrico.

Publicado en: Electricidad, Magnetismo

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