Fenómenos Electromagnéticos

Experiencias de Faraday

Si se acerca uno de los polos de un imán a una espira conectada a un galvanómetro, se observa el paso de corriente. Si el imán se detiene, el galvanómetro marca cero, y si se aleja, se detecta una corriente en sentido contrario a la primera. En este experimento, la espira actúa como inducido y el imán como inductor.

Experiencia de Henry

Cuando un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético, se genera una diferencia de potencial en sus extremos. Esta diferencia de potencial produce una corriente si el conductor forma parte de un circuito cerrado.

Ley de Faraday

Toda variación del flujo magnético que atraviesa un circuito genera en él una corriente (I) inducida por una fuerza electromotriz (FEM) llamada FEM inducida. Esta FEM existe solo mientras dura la variación del flujo y es proporcional a la velocidad de dicha variación.

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida (I) se opone a la variación del flujo del campo magnético que la produjo. Es decir, la corriente inducida se opone a la causa que la produce. La Ley de Lenz enuncia el principio de conservación de la energía.

Autoinducción

La intensidad variable de la corriente genera en un solenoide un campo magnético variable, lo que a su vez produce una variación del flujo que lo atraviesa. Esta variación del flujo provoca la aparición de una FEM y una corriente (I) que se opone a dicha variación.

Inducción Mutua

La inducción mutua se refiere a la aparición de una FEM en un circuito cuando se produce una variación de corriente en un circuito cercano.

Los transformadores son dispositivos basados en la inducción mutua que se utilizan para transformar una corriente alterna en otra con diferente intensidad y tensión, manteniendo la misma potencia.

Corrientes de Foucault

Las corrientes de Foucault son corrientes eléctricas cerradas que se originan por inducción en conductores macizos cuando varía el flujo magnético que los atraviesa.

Ondas Electromagnéticas

Definición

Las ondas electromagnéticas son ondas transversales en las que el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación.

Espectro Electromagnético

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las radiaciones de diferente frecuencia en que se puede descomponer la radiación electromagnética. La velocidad de propagación en el vacío es constante para todas las frecuencias.

Óptica Geométrica

Dioptrio Esférico

Un dioptrio esférico es una superficie esférica que separa dos medios transparentes con diferentes índices de refracción. Pueden ser cóncavos (R < 0) o convexos (R > 0).

Fórmula del dioptrio esférico: n’/s’ – n/s = (n’-n)/R

Espejos

Un espejo es una superficie donde se produce la reflexión especular. Pueden ser planos o esféricos. Se pueden aplicar las fórmulas del dioptrio esférico considerando la reflexión como un caso particular de la refracción: n’ = -n.

Lentes Delgadas

Una lente es un sistema óptico centrado formado por la asociación de dos dioptrios, de los cuales al menos uno debe ser esférico. Las lentes se utilizan en gafas, microscopios, etc. Una lente se considera delgada si su grosor es pequeño en comparación con otras magnitudes, como los radios de curvatura. Se clasifican en:

1. Convergentes: Más gruesas en el centro que en los bordes. Los rayos paralelos al eje óptico convergen en un punto focal (F’) después de refractarse.
2. Divergentes: Más gruesas en los bordes que en el centro. Los rayos paralelos al eje óptico se separan (divergen) después de refractarse.

Fenómenos Ópticos

Reflexión de la Luz

• Reflexión difusa: Se produce cuando la luz incide sobre una superficie irregular, experimentando múltiples reflexiones en diferentes direcciones.
• Reflexión especular: Se produce cuando la luz incide sobre una superficie pulida, reflejándose en una única dirección.

Ley de Snell

La ley de Snell establece que el cociente entre los senos de los ángulos de incidencia y de refracción es igual al cociente entre las velocidades de propagación de la luz en ambos medios (n₁ * sen i = n₂ * sen r).

Además, la normal, el rayo incidente y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.

Lámina de Caras Planas y Paralelas

Cuando un haz de luz incide sobre una lámina transparente de caras planas y paralelas, se refracta en ambas caras. Si la lámina se encuentra entre dos medios con diferentes índices de refracción, el rayo emergente será paralelo al incidente pero experimentará un desplazamiento lateral.

Prisma Óptico

Un prisma óptico es un medio transparente limitado por dos superficies planas no paralelas. El ángulo formado por estas superficies se denomina ángulo del prisma.

Dispersión de la Luz

La dispersión de la luz es la descomposición de la luz blanca en sus diferentes colores espectrales. Esto se logra mediante un prisma de vidrio, ya que las diferentes longitudes de onda que componen la luz blanca se refractan con diferentes ángulos al atravesarlo.

Principios de la óptica geométrica

1. En medios homogéneos e isótropos, la luz se propaga en línea recta.
2. Un rayo es una línea imaginaria que indica la dirección de propagación de la luz.
3. Se cumplen las leyes de la reflexión y la refracción.
4. La luz siempre elige el camino más corto (principio de Fermat).
5. Los rayos de luz son independientes entre sí durante su propagación.