Teorema de Gauss

El flujo total a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica neta encerrada dentro de la superficie, dividida por ε₀ (permitividad del vacío). En un conductor con exceso o defecto de carga, esta se distribuye sobre la superficie y no en el interior, donde el campo es nulo. Este teorema es útil cuando el campo eléctrico (E) es constante en alguna parte de la superficie, E=0, perpendicular (pp) al vector normal o paralelo al vector normal de la superficie (S).

Superficie Equipotencial

Una superficie equipotencial es aquella en la que el potencial electrostático es constante. Son perpendiculares (pp) a las líneas de campo eléctrico. La superficie de un conductor con las cargas en reposo es equipotencial. Si a un conductor se le añade una carga, esta se distribuirá en la superficie alcanzando el equilibrio electrostático, y el campo en el interior es 0. Si el conductor tiene puntas, en ellas habrá más densidad de carga y, por lo tanto, más campo eléctrico.

Dielectrico

Al insertar un dieléctrico entre las placas de un condensador, el voltaje disminuye, al igual que el campo eléctrico, cuando la carga permanece constante. Hay dos tipos de dieléctricos: constituidos por moléculas con momento dipolar permanente y aquellos que se polarizan al aplicar un campo E. Al polarizar el dieléctrico, aparece un campo eléctrico inducido que disminuye el campo eléctrico neto en el interior del condensador. Este factor se denomina constante dieléctrica del material (K). Si el campo es muy elevado, puede romperse el dieléctrico y conducir la electricidad; este campo eléctrico límite se llama rigidez eléctrica.

Carga de un Condensador

Al cerrar el interruptor, existe una diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia y el condensador empieza a cargarse.

Efecto Joule

Al moverse la carga, la energía potencial (E.p) disminuye, pero la energía cinética aumenta y se transforma en calor.

Efecto Hall

Una sonda Hall es una lámina delgada que permite la medida del campo magnético al paso de una corriente eléctrica. Cuando el campo eléctrico es suficiente, la fuerza electrostática compensa la fuerza magnética y, midiendo la diferencia de potencial de la lámina, se puede obtener el campo magnético perpendicular (ppa) a la lámina.

Ley de Ampère

La circulación del campo magnético (B) a lo largo de una curva cerrada es igual a μ₀ (permeabilidad del vacío) por la intensidad (I) de la corriente neta que la atraviesa.

Clasificación Magnética de Materiales

• Diamagnéticos: μ ≈ μ₀, no hay campo magnético interno, ni se magnetizan.
• Paramagnéticos: μ ≥ μ₀, dipolos internos débiles, no interaccionan entre sí.
• Ferromagnéticos: μ >> μ₀, presentan magnetización. Cuando se alinean completamente, se alcanza la magnetización máxima y el campo magnético de saturación.

Ley de Inducción de Henry-Faraday

En un circuito cerrado se induce una fuerza electromotriz (fem) y una corriente proporcional a la variación del flujo del campo magnético a través de la superficie encerrada.

Ley de Lenz

La fuerza electromotriz (fem) y la corriente inducida se oponen a los cambios que las producen. Se induce la fem si cambia el módulo de B, el área de la espira o la orientación de esta respecto a B. Si acercamos un imán a una espira, se induce una corriente que va en el sentido que produzca un campo magnético que se oponga al aumento de flujo magnético inicial. Si aumentamos el área encerrada en la espira, se induce una corriente que va en el sentido que produzca un campo magnético que se oponga al aumento de flujo.

Campo Eléctrico Inducido: Ley de Faraday y Lenz

El cambio de flujo magnético induce un campo eléctrico en una región del espacio. Si hay un conductor, el campo inducido mueve las cargas del conductor, dando lugar a una corriente inducida. Este campo tiene la dirección del movimiento de las cargas positivas y, por lo tanto, de la corriente inducida. Este campo es conservativo y su circulación en una curva cerrada es nula. El campo inducido producido por flujos magnéticos variables no es conservativo y su circulación en una curva cerrada no es nula; es el cambio de flujo por unidad de tiempo en el área encerrada.

Corriente Inducida de Foucault

Si movemos una lámina metálica en presencia de un campo magnético, se induce una corriente dentro de la lámina, por lo que sufre una fuerza magnética que tiende a frenarla. La corriente inducida aparece aunque no se trate de un hilo conductor o espira, sino de una lámina conductora.

Inducción Mutua

Cuando hay dos circuitos o bobinas, por los cuales pasan corrientes i₁ e i₂, variables respecto al tiempo, el circuito 2 se induce una fem (ε) debido a la variación de i₁. El coeficiente de inducción depende de la geometría de los circuitos y de los materiales.

Autoinducción

Si en una bobina de n espiras cambia el flujo de B que la atraviesa debido a que cambia su intensidad, aparece una fem ind en ella. También depende de la geometría del sistema.

Polarización

Característica de las ondas transversales, cuando la magnitud física oscila en una sola dirección, está linealmente polarizada. La dirección de polarización de una onda linealmente polarizada es la dirección del campo eléctrico. Un filtro polarizador deja pasar únicamente ondas polarizadas a lo largo de su eje y bloquea las polarizadas perpendiculares (pp) a su eje.

Métodos:

• Polarizadores dicroicos: Absorben selectivamente una componente del campo eléctrico.
• Polarizadores por reflexión: Si la luz no polarizada incide en la superficie de separación de dos materiales en un determinado ángulo, queda polarizada en la dirección transversal del plano.
• Polarización por birrefringencia: Propiedad de ciertos materiales de separar las componentes perpendiculares (pp) de la polarización, como si tuvieran dos índices de refracción distintos.

Difracción

La luz monocromática son ondas con la misma frecuencia (f). Dos fuentes son coherentes si en un punto del espacio se mantiene una relación de fase estable en el tiempo entre las dos ondas generadas.

Interferencias

Cuando dos fuentes emiten en fase y con la misma polarización, la interferencia constructiva se da en aquellos lugares donde la diferencia de camino óptico en la longitud de las trayectorias es cero o un número entero de longitudes de onda. La interferencia destructiva se da cuando la diferencia de longitud de trayectoria es un número impar de longitudes de onda.

Principio de Superposición

Si existen dos ondas en la misma región del espacio y el medio es lineal, la onda resultante es la suma algebraica de las ondas. Ninguna de estas se ve alterada por la suma de otras.

Casos generales:

• Las ondas que interfieren son de igual frecuencia (f) y amplitud (A), pero se propagan en sentido contrario (estacionarias).
• Superposición de dos ondas armónicas de igual f y A y dirección, desfasadas φ rad.
• Superposición de dos ondas de f ligeramente diferentes (pulsaciones). Destructiva: A se restan.