CONDENSADORES

La botella de Leyden es un dispositivo eléctrico realizado con una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas. Históricamente la botella de Leyden fue el primer tipo de condensador (eléctrico).

http://youtu.be/D-2f8RoqLLE

JAULA DE FARADAY

Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático.

El campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nulo.

Como en el interior de la caja no hay campo, ninguna carga puede atravesarla; por ello se emplea para proteger dispositivos de cargas eléctricas. El fenómeno se denomina apantallamiento eléctrico.

Muchos dispositivos que empleamos en nuestra vida cotidiana están provistos de una jaula de Faraday: los microondas, escáneres, cables, etc. Otros dispositivos, sin estar provistos de una jaula de Faraday actúan como tal: los ascensores, los coches, los aviones, etc. Por esta razón se recomienda permanecer en el interior del coche durante una tormenta eléctrica: su carrocería metálica actúa como una jaula de Faraday.

http://youtu.be/7RKh2JWXx30

LEY DE COULOMB

La ley de Coulomb es la ley fundamental de la electrostática que determina la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas.

Existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas

Cargas del mismo signo se repelen

Cargas de signo contrario se atraen.

La fuerza eléctrica es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional a la distancia al cuadrado entre ellas

http://youtu.be/oaZADiH_gRY

 

PROPAGACIÓN DE LA LUZ

REFLEXIÓN

Cuando unas ondas de cualquier tipo inciden sobre una barrera plana como un espejo se generan nuevas ondas que se mueven alejándose de las barreras. Este fenómeno se denomina reflexión.

1. Los rayos incidente y reflejado y la normal a la superficie reflectora están comprendidos en el mismo plano (denominado plano de incidencia).
2. Los rayos incidente y reflejado están en lados opuestos de la normal.
3. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión

El índice de refracción  se define como el cociente entre la velocidad  de la luz en el vacío y la velocidad en el medio.

REFRACCIÓN

Refracción: es el cambio de dirección de un haz luminoso cuando se transmite de

un medio a otro.

En el caso de medios isótropos la ley de refracción se puede resumir:

1.  El rayo refactado también está comprendido dentro del plano de incidencia.
2. Los rayos incidente y refractado están en lados opuestos a la normal a la superficie  entre ambos medio en el punto de refracción.

Los ángulos de incidencia y refracción están relacionados entre sí por la ley de Snell

Luz refleja y refractada

LUZ

http://youtu.be/Olg4UBCD7s4

AUTOINDUCTANCIA

De acuerdo con la Ley de Ampere, la corriente de un circuito forma un campo magnético alrededor del mismo. Adicionalmente, si la corriente cambia en el tiempo, de acuerdo con la Ley de Faraday, se crea un campo eléctrico inducido en todo el espacio, el cual genera a todo lo largo del mismo circuito, una fuerza electromotriz inducida (autoinducción). Una de las principales aplicaciones es el transformador que se presenta de acuerdo a sus características en el número de espiras, material conductor, tipos de transformadores y el núcleo principal por donde circula el flujo magnético que se induce en el circuito primario. Esto a su vez puede esquematizarse por un aumento o una disminución del potencial de salida. Es decir de acuerdo a las necesidades de aplicación en la industria.

Se verá más adelante, que si en la vecindad no existen materiales magnéticos como el hierro o materiales similares, L depende sólo de la geometría del aparato.

La dirección de la fem inducida puede obtenerse de la ley de Lenz. Supóngase que por la bobina (inductor) circula una corriente estacionaria i producida por una batería. Ahora, si rpentinamente se reduce la fem (de la batería) aplicada al circuito, la corriente i empezará a “disminuir de inmediato”.

Se observa que el número de encadenamiento de flujo NφB es la cantidad característica importante para la inducción.
Luego se cumple que:

NφB = LiA la constante de proporcionalidad L se le denomina inductancia del aparato
Luego:

En el lenguaje de la ley de Lenz, esta disminución en la corriente, es un “cambio” al que debe oponerse la inductancia. Para oponerse a la corriente que disminuye, la fem inducida debe tener el mismo sentido que el de la corriente, tal como se indica en la figura (a).
Sin embargo, si se “aumenta” repentinamente la fem (de la batería), la corriente i empezará a “aumentar” de inmediato. En este caso el aumento es el “cambio” al que se debe oponer la auto inductancia.
Para oponerse al aumento de la corriente, el sentido de la fem inducida debe ser opuesto al de la corriente, tal como se muestra en la figura (b).

http://youtu.be/9oBOcMh2LG4

AUTOINDUCTANCIA Se tiene dos bobinas una cerca de la otra, por una de ellas circula una corriente i, el cual producirá un flujo “φB” en la otra bobina, por donde no circula inicialmente corriente alguna.
Si la corriente i cambia (por algún motivo), el “φB” también varía.
Recordando la ley de Faraday aparecerá una fem inducida en la segunda bobina, al cambiar el flujo magnético a través de su sección con respecto al tiempo.
Ahora veremos el caso en el cual no se necesitan dos bobinas para poner de manifiesto un efecto
de inducción.
Aparece una fem inducida en una bobina si cambia la corriente en la bobina misma.
Este fenómeno se llama autoinducción y la fuerza electromotriz producida de esa manera se llama fem autoinducida.
De la ley de Faraday:

ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Una onda electromagnética es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región.

Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí.

En el siglo pasado, Maxwell, demostró que en el vacío, la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es:

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Es el conjunto de ondas electromagnéticas que se encuentran ordenados de acuerdo a su frecuencia (f) y longitud de onda (l). Si bien todas las ondas electromagnéticas son iguales por su naturaleza, los efectos que ocasionan no son siempre iguales, razón por la cual a cada grupo de ondas electromagnéticas que dan lugar a efectos similares se les ha asignado un nombre.

La luz visible forma parte del espectro electromagnético, teniendo como límites el violeta de 4 100 Å y el rayo de 7 000 Å.

Ondas de Radio AM

Reciben este nombre por ser las que emplean las estaciones de radiocomunicación para realizar sus transmisiones. Son emitidas por circuitos oscilantes de radio por intermedio de una antena emisora. Tienen longitudes de onda entre 200 y 600 m.

Ondas de TV. y Radio de FM

Estas ondas tienen las mismas características que las de radio AM, pero sus frecuencias son más altas (longitud de onda corta) que las que normalmente usan las emisoras de radio.

Las ondas de T.V. son más cortas aún que las de radio FM.

Las ondas de radio FM (10 y 50 m de longitud de onda), se les llama ondas cortas y tienen un alcance mayor que las de radio comercial y que las de TV.

Microondas

Son ondas electromagnéticas de frecuencias más altas que las de radio y TV (108 – 1012 Hz). Se producen mediante un generador (G) de pulsos eléctricos de duración muy corta que en combinación con una antena parabólica se transforma en onda electromagnética.

En la actualidad el uso de estas ondas se hace imprescindibles en las señales de televisión y transmisiones telefónicas.

- Los sistemas radiotelefónicos enlazan todo el mundo mediante microondas.

- Las transmisiones de televisión se realizan por la vía satélite gracias a las microondas.

Rayos Infrarrojos

Se les conocen también como rayos caloríficos debido a que son emitidos por cuerpos calientes o en estado de incandescencia (temperatura mayor de 500 °C). Estos rayos producen una sensación de calor en la piel.

Rayos Ultravioletas

Su nombre deriva de su posición en el espectro electromagnético respecto al color violeta de la luz visible (frecuencia inmediatamente superior a la radiación violeta).

Su fuente natural es la proveniente del Sol, sin embargo los técnicos lo producen por medio de lámparas de vapor de mercurio.

Su uso debe ser controlada, pues, esa radiación disminuye la formación de la vitamina D, produciendo el raquitismo.

Así también los rayos ultravioletas pueden producir bronceamiento en la piel y provocar posibles quemaduras hasta generar cáncer en el tejido humano.

Rayos Visibles (luz visible)

Son ondas luminosas capaces de estimular el ojo humano; los demás rayos no pueden ser percibidos por la visión humana. Estos rayos visibles toman colores definidos, su descomposición se realiza generalmente con ayuda de cuerpos cristalinos.

Las personas que trabajan con instrumentos ópticos

para visualizar el Sol, deben tener mucho cuidado ya que los ojos son muy sensibles a estos rayos.

Rayos X

Se puede considerar como el fenómeno inverso al efecto fotoeléctrico.

Cuando se dirige una corriente de electrones emitida de un cátodo, acelerado por una diferencia de potencial muy alta hacia el ánodo, se producen los rayos X.

Los rayos X, tienen múltiples usos:

- Se usan en las radiografías de los huesos para mostrar la estructura de los mismos, estos no pueden verse normalmente (los objetos sólidos más densos absorben más rayos X que los menos densos) de allí que se pueden fotografiar fácilmente los huesos y no así los músculos.

- Los rayos X se usan también en la radioterapia, ya que estos destruyen con mayor rapidez los tejidos cancerosos que los sanos.

- En la industria es fácil fotografiar las piezas metálicas con los rayos X. - Se usa también en el fotocopiado xerox.

Rayos Gamma (g)

Son radiaciones electromagnéticas de muy alta frecuencia y por lo tanto de gran energía y poderosamente penetrante.

Proviene de un cambio de energía de un protón a un neutrón.

Así por ejemplo, la explosión de una bomba atómica produce una emisión formidable de estos rayos, que pueden producir daños irreversibles en los seres vivos.

Generalmente los rayos gamma van acompañados de los rayos a y b.

http://youtu.be/2or84FgFxkA

FLUJO MAGNÉTICO

El flujo de un campo magnético a través de una superficie cualquiera, es el número de líneas de fuerza que atraviesa esa superficie en el punto que se considere.
Si el campo magnético es uniforme: ∅= .𝑆 =𝐵.𝑆.cos𝛼

Si el campo magnético no es uniforme: ∅= .𝑑𝑆 𝑆 En el S.I la unidad de flujo es el Weber en donde: 1Wb = 1T m2

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: LEY DE LENZ Y LEY DE FARADAY
Faraday en Inglaterra y Henry en los EEUU realizaron en 1830 una serie de experiencias que sirvieron para descubrir las corrientes inducidas, que son la base de la producción de la corriente eléctrica y del funcionamiento de gran parte de los electrodomésticos de la vida cotidiana.
Faraday observó que se generaba corriente eléctrica inducida en un circuito por el que inicialmente no pasa corriente cuando:
a) Se cerca o se aleja del circuito un electroimán
b) Manteniendo fijo el circuito y el electroimán, se hace pasar por el electroimán una corriente variable.
c) Se giraba la espira dentro de un campo magnético.
Todas estas experiencias indican que cuando varia el flujo magnético que atraviesa la superficie de una espira, en dicha espira se induce una corriente eléctrica o una fuerza electromotriz inducida.
Por lo tanto definimos fuerza electromotriz inducida como la fuerza electromotriz que se genera en un circuito inerte cerrado cuando varía el flujo magnético que lo atraviesa.

La fuerza electromotriz inducida se produce de la siguiente forma: supongamos que tenemos un hilo conductor de longitud (𝑙) que se mueve perpendicularmente a un campo magnético (B) con una velocidad perpendicular (v) .Los átomos del hilo conductor tienen cargas eléctricas negativas (e-), sobre dichas cargas en movimiento el campo ejerce una fuerza magnética (𝐹𝑚) que aplicando la regla de la mano izquierda observamos que lleva a los e- hacia abajo como se refleja en la figura. Dicha fuerza actúa sobre los electrones hasta que se iguala con la fuerza de atracción electrostática que aparece entre los extremos del hilo conductor porque se establece entre ellos una diferencia de potencial. Si unimos los extremos del hilo conductor, con otro hilo en forma de U se establece una corriente inducida para neutralizar la diferencia de potencial aparecida entre los extremos del hilo conductor.

Fuerza electromotriz inducida para una espira es dada por

Ley de Lenz: Las corrientes eléctricas inducidas se oponen a las causas que las producen
En el S.I la unidad de la f.e.m inducida es el voltio (V).

http://youtu.be/9oBOcMh2LG4