Conceptos y fórmulas de campos eléctricos, circuitos y magnetismo para el examen de AP Física C: Electricidad y Magnetismo, basado en cálculo. Anverso: el término o la fórmula. Reverso: definición o fórmula con una breve nota de uso.
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- Campo eléctrico
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La fuerza por unidad de carga positiva ejercida en un punto; E = F/q, medido en N/C o V/m.- E = kQ/r^2
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Campo eléctrico de una carga puntual Q a una distancia r; k = 8.99 x 10^9 N*m^2/C^2 (constante de Coulomb); el campo apunta radialmente hacia afuera desde una carga positiva.- Ley de Coulomb
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F = k*Q1*Q2/r^2; la fuerza entre dos cargas puntuales depende del producto de las cargas y del inverso del cuadrado de la distancia de separación.- Potencial eléctrico
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La energía potencial por unidad de carga positiva en un punto; V = U/q, medido en voltios; representa el trabajo por unidad de carga para mover una carga desde el infinito hasta ese punto.- V = kQ/r
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Potencial eléctrico de una carga puntual Q a una distancia r; medido en voltios; la diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga para mover una carga entre ellos.- Principio de superposición
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El campo eléctrico total en cualquier punto es la suma vectorial de los campos de todas las cargas individuales; el potencial total es la suma escalar de los potenciales.- Flujo eléctrico
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Phi_E = E*A*cos(theta); medida de las líneas de campo que atraviesan un área de superficie A en un ángulo theta respecto a la dirección del campo; medido en N*m^2/C.- Ley de Gauss
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El flujo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga encerrada dividida entre epsilon_0; Phi_E = Q_encerrada/epsilon_0 (donde epsilon_0 = 8.85 x 10^-12 F/m).- Superficie gaussiana
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Una superficie cerrada imaginaria elegida para aprovechar la simetría al aplicar la ley de Gauss; comúnmente una esfera, un cilindro o un plano infinito; la magnitud del campo es constante en la superficie.- Conductor en equilibrio electrostático
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El campo eléctrico en el interior es cero, el exceso de carga reside completamente en la superficie exterior, la superficie es equipotencial, y el campo justo fuera de la superficie es perpendicular a ella.- Superficie equipotencial
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Una superficie donde todos los puntos tienen el mismo potencial eléctrico; no se requiere trabajo para mover una carga a lo largo de una equipotencial; las equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo en todas partes.- Capacitancia
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C = Q/V; la razón entre la carga en una placa y la diferencia de potencial entre las placas, medida en faradios (F); representa la capacidad de almacenar carga a un voltaje dado.- Capacitor de placas paralelas
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C = epsilon_0*A/d, donde A es el área de cada placa y d es la separación; el campo eléctrico entre las placas es uniforme e igual a E = sigma/epsilon_0 (sigma es la densidad de carga).- Energía almacenada en un capacitor
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U = (1/2)*Q*V = (1/2)*C*V^2 = Q^2/(2C); representa el trabajo realizado para cargar el capacitor; las tres formas son equivalentes.- Dieléctrico
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Material no conductor colocado entre las placas de un capacitor; aumenta la capacitancia por un factor kappa (constante dieléctrica); reduce el campo eléctrico entre las placas por un factor kappa.
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