Visualización bidimensional y solución matemática de campos eléctricos típicos para tensiones superiores a 5000 VDC

Abstract

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campo eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas, Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica. El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.

En la actualidad el estudio de la electrostática básica, parte del electromagnetismo, que se desarrolla en la Facultad de Ingeniería Mecánica es solamente teórico, lo que me ha llevado a formular la presente Tesis para el desarrollo de un equipo para la visualización bidimensional de campos eléctricos generados con tensiones superiores a 5000 VDC comparar la solución matemática de configuraciones típicas de campos eléctricos con lo observados por el equipo desarrollado y plantear el modelo de solución de configuraciones no típicas.

El desarrollo de la presente Tesis ha sido el siguiente:

En el Capítulo 1, se presenta los antecedentes, la justificación y los objetivos trazados para el desarrollo de la Tesis.

En el Capítulo 2, se hace una descripción de la electrostática aplicada a la ingeniería, desarrollándose los conceptos básicos de la electrostática, haciéndose una descripción d aislantes y conductores, también se muestran los conceptos matemáticos fundamentales de -l ley de Coulomb, el campo eléctrico, la ley de Gauss, la ecuación de Poisson y la ecuación de Laplace, asimismo se presentan las configuraciones típicas de campos electrostáticos.

En el Capítulo 3, se muestra el procedimiento para el desarrollo de un módulo para la visualización bidimensional de un campo eléctrico, haciéndose una descripción detallada de todos sus componentes.

En el Capítulo 4, se propone el plan de ensayos para la obtención -de líneas de campo eléctrico y se muestran los resultados experimentales.

En el Capítulo 5, se efectúa el análisis y se dan las soluciones matemáticas para las diferentes configuraciones de los electrodos que se encuentran dentro de un campo eléctrico.

En el Capítulo 6, Se hace un análisis económico para la construcción del módulo, presentándose un metrado base y un presupuesto base.

Finalmente se presentan las conclusiones y un apéndice que ha servido de base para el desarrollo de la presente Tesis.