Física II (T1) - Inducción Electromagnética y Circuitos

Flashcards sobre inducción electromagnética, inductancia, circuitos de corriente continua y alterna basados en los principios de Faraday, Lenz, Ohm y Maxwell.

Ley de Faraday

Establece que la fem inducida en una espira cerrada es igual a menos la razón temporal de cambio del flujo magnético a través de la espira, expresada como $\mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt}$.

Flujo magnético ($\Phi_B$)

Medida del campo magnético total que pasa a través de una superficie, definida por la integral $d\Phi_B = \mathbf{B} \cdot d\mathbf{A}$.

Fuerza electromotriz (fem) inducida

Voltaje generado en un circuito debido a un flujo magnético cambiante a través de una bobina.

Ley de Lenz

Establece que la dirección de cualquier efecto de inducción es tal que se opone a la causa o variación de flujo magnético que lo produce.

Campo eléctrico inducido

Campo eléctrico no conservativo ocasionado por la variación del flujo magnético, que puede realizar trabajo no nulo en una trayectoria cerrada: $\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} \neq 0$.

Inducción mutua ($M$)

Fenómeno en el cual un cambio de corriente en un circuito induce una fem en un segundo circuito cercano, donde $M = \frac{N_2\Phi_{21}}{i_1}$.

Henrio ($H$)

Unidad del Sistema Internacional para la inductancia, equivalente a $1\,Wb/A$ o $1\,\Omega \cdot s$.

Autoinducción

Proceso por el cual una corriente variable en un circuito induce una fem en el propio circuito debido al flujo magnético generado por él mismo.

Autoinductancia ($L$)

Factor de proporcionalidad entre el flujo magnético y la corriente en un circuito, definido como $L = \frac{\Phi_B}{i}$.

Inductor

Dispositivo diseñado para proporcionar una inductancia específica en un circuito con el fin de oponerse a variaciones de la corriente.

Corriente eléctrica ($I$)

Carga neta que fluye a través de un área transversal por unidad de tiempo, definida como $I = \frac{dQ}{dt}$.

Amperio ($A$)

Unidad de corriente eléctrica en el Sistema Internacional, equivalente a un culombio por segundo ($1\,C/s$).

Velocidad de arrastre ($\mathbf{v}_d$)

Velocidad media de desplazamiento neto de las partículas cargadas dentro de un conductor bajo la influencia de un campo eléctrico.

Corriente continua

Tipo de flujo eléctrico donde la dirección de la corriente permanece constante en el tiempo.

Densidad de corriente ($\mathbf{J}$)

Magnitud vectorial proporcional al campo eléctrico en conductores óhmicos, relacionada por $\mathbf{J} = \sigma \mathbf{E}$.

Resistividad ($\rho$)

Propiedad de un material que mide su oposición al flujo de carga, definida por la relación $\rho = \frac{E}{J}$ y medida en $\Omega \cdot m$.

Conductividad ($\sigma$)

Inverso de la resistividad ($\sigma = \frac{1}{\rho}$), que representa la facilidad con la que un material conduce la corriente.

Superconductores

Materiales especiales cuya resistividad cae bruscamente a cero cuando la temperatura es igual o inferior a una temperatura crítica ($T_c$).

Resistencia ($R$)

Oposición de un conductor específico al paso de la corriente, calculada como $R = \frac{\rho L}{A}$.

Ley de Ohm

Relación lineal que establece que la caída de potencial a lo largo de un conductor es igual al producto de la corriente por su resistencia: $V = IR$.

Ohmio ($\Omega$)

Unidad de resistencia eléctrica, definida como un voltio por amperio ($1\,V/A$).

Fuente de fuerza electromotriz (fem)

Dispositivo que suministra energía por unidad de carga (energía potencial eléctrica) a un circuito.

Resistencia interna ($r$)

Resistencia propia de una fuente de fem real que provoca que el voltaje en terminales diminulla al aumentar la corriente ($V_{ab} = \mathcal{E} - Ir$).

Potencia eléctrica ($P$)

Razón temporal de transferencia de energía en un elemento de circuito, dada por la expresión $P = V_{ab}I$.

Vatio ($W$)

Unidad de potencia en el Sistema Internacional, equivalente a un julio por segundo ($1\,J/s$).

Voltímetro

Instrumento que mide la diferencia de potencial; debe tener resistencia infinita y conectarse en paralelo.

Amperímetro

Instrumento que mide la intensidad de corriente; debe tener resistencia nula y conectarse en serie.

Resistencia equivalente en serie

Valor obtenido mediante la suma algebraica de todas las resistencias conectadas en la misma rama: $R_{eq} = \sum R_i$.

Resistencia equivalente en paralelo

Valor cuyo recíproco es igual a la suma de los recíprocos de las resistencias individuales: $\frac{1}{R_{eq}} = \sum \frac{1}{R_i}$.

Nodo

Punto de un circuito eléctrico donde se unen tres o más conductores.

Malla

Cualquier trayectoria cerrada que se puede seguir dentro de un circuito.

Regla de los nodos de Kirchhoff

Establece que la suma algebraica de las corrientes que pasan por un nodo es cero ($\sum I = 0$), basándose en la conservación de la carga.

Regla de las mallas de Kirchhoff

Establece que la suma algebraica de las diferencias de potencial en una malla es cero ($\sum V = 0$), reflejando la conservación de la energía.

Corriente alterna (CA)

Flujo de carga eléctrica que cambia periódicamente tanto en magnitud como en sentido, usualmente de forma sinusoidal.

Transformador

Dispositivo que utiliza la inducción mutua para cambiar las amplitudes de voltaje y corriente en circuitos de corriente alterna.

Transformador elevador

Aquél donde el número de vueltas del secundario es mayor que el del primario (N_2 > N_1), aumentando el voltaje de salida.

Energía en un inductor ($U$)

Energía almacenada en el campo magnético de una bobina, calculada mediante la fórmula $U = \frac{1}{2} LI^2$.

Densidad de energía magnética ($u_m$)

Energía magnética por unidad de volumen, definida para el vacío como $u_m = \frac{B^2}{2\mu_0}$.

Corriente de desplazamiento ($i_D$)

Corriente ficticia introducida por Maxwell que proporcionalmente depende de la variación temporal del flujo eléctrico: $i_D = \epsilon \frac{d\Phi_E}{dt}$.

Ley de Ampère-Maxwell

Ecuación que establece que los campos magnéticos son originados tanto por corrientes de conducción como por campos eléctricos variables.