FÍSICA BÁSICA – I
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
(LEY DE LENZ)
(Clase 1)
UNIDAD DE FORMACIÓN BÁSICA INTEGRAL
Ley de Lenz
•
La dirección de la corriente inducida
es tal que
se opone a la causa del efecto
.
•
También, la corriente inducida electromagnéticamente en un circuito aparece
siempre en el sentido tal que el campo magnético que produce tiende a
oponerse a la variación del flujo magnético que atraviesa dicho circuito.
Fuerza electromotriz de movimiento
•
Consideremos una varilla conductora que
se mueve en un campo magnético
uniforme.
•
La magnitud de la diferencia de potencial
entre los extremos puntos
a
y
b
está dada
por:
𝐕
𝐚𝐛= 𝐄𝐋 = 𝐯𝐁𝐋
•
Si la varilla móvil se desliza a lo largo del
conductor fijo en forma de U y crea un
circuito completo, ésta se vuelve una
fuente
de
fuerza
electromotriz,
denominada
fuerza electromotriz de
movimiento
:
Alternador sencillo
•
Un alternador es un
dispositivo que genera una fem
. En una versión
sencilla, se hace girar una espira rectangular con rapidez angular
constante ω alrededor de un eje. El campo magnético
𝑩
es uniforme y
constante. Aquí, la fem inducida está dada por:
•
La fem inducida de pico o máxima es:
𝝎𝑩𝑨
FÍSICA BÁSICA – I
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
(Clase 2)
UNIDAD DE FORMACIÓN BÁSICA INTEGRAL
Ondas Electromagnéticas
•
Las ondas en las cuales los campos
eléctrico y magnético están
restringidos a un par de ejes
perpendiculares se dice que son
ondas planas linealmente
polarizadas.
•
Asumiremos que en todo punto del
espacio, las magnitudes de
E
y
B
dependen sólo de
x
y
t
.
•
La figura representa una onda
electromagnética sinusoidal
moviéndose en la dirección
x
con
una
rapidez igual a
c
.
•
Las
ondas electromagnéticas
se
producen por la perturbación
del
campo
eléctrico y magnético
que se propagan en el vacío o en
un medio material
.
•
La
luz
es una forma de
onda
max
max
E
ω E
c
B
k
B
•
Las OEM son
ondas
transversales
, y su
rapidez igual a la
rapidez de la luz. En el
vacío está dada por:
𝒄 =
𝟏
𝝁
𝟎𝝐
𝟎≈ 𝟑 × 𝟏𝟎
𝟖𝐦/𝐬
•
La rapidez de una OEM
es:
2
2
ƒ
ƒ
ω
π
λ c
k
π λ
• Ondas de Radio
– Longitud de onda: desde más de 104 m hasta
cerca de 0.1 m
– Usadas en los sistemas de comunicación de radio y televisión.
• Microondas
– Longitud de onda: desde cerca de 0.3 m hasta 10-4 m
– Usadas en los sistemas de radar.
• Infrarojo
– Longitud de onda: desde cerca de 10-3 m hasta
7 x 10-7 m
– Producida por objetos calientes y moléculas.
– Es absorbida por la mayoría de materiales.
• Luz Visible
– Parte del espectro detectado por el ojo humano.
– La mayor sensibilidad es cerca de 5.5 x 10-7 m
• Ultravioleta
– Longitud de onda: de 4 x 10-7 m a 6 x 10-10 m – El sol es una importante fuente de luz
ultravioleta.
– La mayor parte de la luz ultravioleta del sol es absorbida en la estratósfera por el ozono.
• Rayos X
– Longitud de onda: desde cerca de 10-8 m
hasta 10-12 m
– La fuente más común es la aceleración de electrones de alta energía que inciden sobre un blanco metálico.
– Se usan como herramienta de diagnóstico en medicina.
• Rayos Gamma
– Longitud de onda: desde cerca de 10-10 m a
10-14 m
– Emitida por núcleos radiactivos.
– Son altamente penetrantes.
Algunas aplicaciones
Microondas
Una próstata agrandada vista a través de un cistoscopio desde el interior de la
Infrarrojo
•
Medición de temperatura
•
Fotografía infrarroja
Luz visible
• Para iluminar objetos• Conocer nuestra forma de percibir el mundo
Ultravioleta
•
Esterilización UV
•
Fotografía UV médica
Detección temprana de problemas de envejecimiento de la piel o aparición de manchas
Rayos X
• Para “fotografiar” nuestro interior
Rayos gamma
•
Detección del cáncer
•
Tratamiento del cáncer
Reflexión y refracción de las ondas de luz
•
Segun el modelo de Newton y
de Huygens, la
reflexión
es el
cambio de direccion de la luz al
incidir sobre una superficie
opaca , tal que, el
ángulo de
reflexión es igual al ángulo de
incidencia.
•
La
Refracción
es el cambio de
direccion de la luz al pasar de un
medio a otro .
:
•
Existe una relación entre el
ángulo de incidencia y el de
refracción:
ley de Snell
b b
a
a
n
n
sen
sen
r a
𝜽𝒂
𝜽𝒃
𝒏𝒂
•
Cuando la luz pasa a un medio
de índice de refracción
mayor:
•
Se desvía
hacia
la normal.
•
Su
velocidad y longitud
de onda
disminuyen
.
•
En caso de pasar a un medio
con índice de refracción
menor:
•
Se desvía
alejándose de
la
normal.
•
Su
velocidad y longitud
de onda
aumentan
.
•
Su
frecuencia
no se altera.
•
En la superficie de contacto de dos
materiales aparecen la reflexión y la
refracción.
•
Bajo ciertas condiciones no hay
refracción:
la reflexión es total.
•
Sucede cuando la luz pasa a un
medio con un índice de refracción
menor y el ángulo de incidencia es
mayor que un cierto
ángulo crítico.
1
2
1
Observaciones:
•
El índice de refracción
de un
material es:
•
Cuando se transmite luz de un
material a otro, la frecuencia de la
luz no se altera pero la longitud
de la onda y la rapidez de la onda
cambian. Si la luz pasa de un
medio de índice
n
aa otro de
índice
n
bentonces,
af = v
a= c/n
a
bf = v
b= c/n
bv
c
n
a b b an
n
Compuesto Índice de refracción
(con luz de =589 nm)
Aire (0 °C) 1,000
Agua 1,333
Benceno 1,501
Etanol 1,362
Vidrio Pyrex 1,474
Vidrio Flint 1,655
Diamante 2,417
Medio
b
Medio
a
Fuente de Luz
• Cuando un rayo se propaga en un material de
índice de refracción mayor na hacia un material de índice de refracción más pequeño nb, hay reflexión total interna cuando el ángulo de incidencia excede el ángulo crítico crit.
1
2
a
b3
2
crit>
crit>
4
crita b
crit
