Valor Creativo

Valor Creativo - BLANCO BARBERIO Leonardo TENARIS

ELECTRICIDAD, MAGNETISMO Y PTICA

APUNTES UNIDADES I, II, III, IV Y V

DOCENTE: ING. ALBERTO QUIROZ LUJA

INTEGRANTES:De la Cruz Florencio, SandraGalvn Becerril, Brenda JhoselineGalindo Flores, TaniaMonroy Ibarra, Carla DenisseVzquez Martnez, Itzela

Jocotitln, 26 de Enero de 2015

Tecnolgico de Estudios Superiores de JocotitlnV2015

TEMARIOUNIDAD I SLIDOS Y FLUIDOS 1.1 HIDROSTTICA 1.1.1 Fluidos, conceptos, propiedades1.1.2 Ecuacin de equilibrio1.1.3 Principio de Pascal1.1.4 Principio de Arqumedes1.2 HIDRODINMICA1.2.1 Movimiento permanente del lquido perfecto1.2.2 Ecuacin de continuidad1.2.3 Concepto de viscosidad1.2.4 Aplicaciones 1.3 PROPIEDADES ESPECFICAS DE LOS SLIDOS 1.3.1 Esfuerzo y deformacin1.3.2 Ley de Hooke1.4 TIPOS DE EMATERIALES1.4.1 Propiedades mecnicas, pticas, elctricas y magnticas de los materiales1.4.2 Aplicaciones UNIDAD II CAMPO ELCTRICO2.1 LA CARGA ELCTRICA 2.1.1 La ley de Coulomb2.2 CONCEPTO .DE CAMPO ELCTRICO 2.3 DIPOLO ELCTRICO 2.4 DISTRIBUCIONES CONTINUAS DE CARGA 2.5 FLUJO ELCTRICO2.5.1 Ley de Gauss2.6 POTENCIAL ELCTRICO UNIDAD III CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA 3.1 CONDENSADORES DIELCTRICOS 3.2 CORRIENTE ELCTRICA 3.2.1 Intensidad3.3 RESISTENCIA 3.3.1 Ley de Ohm3.3.2 Potencia disipada en una resistencia3.4 ASOCIACIN DE RESISTENCIAS 3.4.1 Circuitos3.4.1 Leyes de Kirchhoff3.5 CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

UNIDAD IV CAMPO MAGNTICO 4.1 CAMPO MAGNTICO4.1.1 Intensidad del campo4.1.2 Corriente de un campo magntico4.1.3 Dipolo magntico 4.2 LEY DE BIOT-SARVAT 4.3 LEY DE AMPERE 4.4 INDUCCIN MAGNTICA4.4.1 Ley de Faraday4.4.2 Ley de Lenz4.4.3 Generadores4.4.4 Motores4.4.5 Transformadores

4.5 PROPIEDADES MAGNTICAS DE LA MATERIA

UNIDAD V PTICA

5.1 NATURALEZA DE LA LUZ 5.1.1 La radiacin electromagntica5.1.2 Naturaleza ondulatoria y corpuscular5.1.3 Espectro de ondas electromagnticas5.2 PTICA GEOMTRICA5.2.1 Reflexin y refraccin de la luz5.2.2 Principio de Huygens5.2.3 Ley de Snell5.2.4 Reflexin interna total5.2.5 Formacin de imgenes 5.3 PTICAFSICA 5.3.1 Interferencia5.3.2 Experimento de Young5.3.3 Difraccin5.3.4 Rejillas de difraccin5.3.5 Polarizacin5.4 SISTEMA PTICO EN EQUIPOS DE ANLISIS QUMICO 5.5 APLICACIONES

INTRODUCCIN

La vida es una coleccin de procesos qumicos que pueden adquirir un flujo de energa a fin de crear islas locales de orden, como yo y como los bosques, praderas, campos, etc., tomando orden prestado del universo mayor y luego transmitindolo de generacin en generacin mediante la elegante qumica del ADN. Los orgenes de dicha qumica pueden rastrearse hasta cuatro mil millones de aos atrs, muy probablemente a ventiladores en el ocano primogenio. Lo ms maravilloso es que los ecos de esa historia que datan desde un tercio de la edad total del Universo se pueden ver en cada clula de cada ser vivo de la Tierra. Eso nos lleva a lo que me parece la idea ms emocionante de todas, ya que, lejos de tratarse de una casualidad iniciada por alguna llama mstica, el surgimiento de la vida en la Tierra pudo ser una inevitable consecuencia de las leyes de la Fsica. Si eso es verdad entonces un cosmos vivo puede ser la nica forma de existir de nuestro cosmos.La Fsica, es una de las ciencias que rige las leyes del Universo, entonces pues, resulta evidente su importancia y trascendencia a lo largo del tiempo en cada uno de los mbitos de la vida del ser humano y por ende su relacin con muchas otras ciencias resulta ms que evidente, la Qumica, no constituye ningn tipo de excepcin. En el presente compendio, se muestran los apuntes realizados a lo largo del curso de electricidad, magnetismo y ptica, se incluyen tambin algunos ejercicios relativos a los temas que incluye el temario con las 5 unidades desarrolladas a lo largo del curso, adems se anexan algunos ejercicios propuestos para resolver en tareas con sus respectivas soluciones.Los temas de los apuntes incluyen: Unidad I Slidos y Fluidos, Unidad II Campo elctrico, Unidad III Circuitos de corriente continua, Unidad IV Campo magntico y Unidad V ptica.Y en el apartado final pueden encontrarse los anexos correspondientes a la bibliografa empleada para desarrollar los temas de las unidades mencionadas con anterioridad.

UNIDAD I.- Hidrosttica 1.1.1 Fluidos, conceptos y propiedadesFsica: Ciencia que estudia los fenmenos que ocurren en la naturaleza Cinemtica CineticaEstaticaDinamica Solidos Mecnica

Acustica Sonido

Liquidos Mecanica y gaseoso de los fluidos

ptica Luz

Electricidad Fenmenos y Magnetismo elctricos

Termodinmica Calor

RAMAS DEHidrodinamicaHidrostatica

LA FISICA

RAMAS DE LA FISICA Mecanica Termologica Ondas Optica ElectromagnetismoEstudia aquellos fenomenos en los cuales la velocidad es muy pequena comparada con la velocidad de la luz.

FISICA CLASICA

Estudia aquellos fenomenos producidos a la velocidad de la luz o con valores cercanos a ella.Fenmenos relacionados con el comportamien to y estructura del nucleo atomico.

Atomica

Nuclear

FISICA MODERNA

AguaAire

FLUIDOHISTORIA

Leyes de la FlotacionArquimides

HidraulicaLeonardo Da Vinci

Torricelli

Relacion altitude-Presion Atmosferica

Transmicion de Fuerzas a traves de un fluidoPascal

ViscosdadNewton

Bernolli

Diferencia de Presiones

EulerTeorema de Bernolli

ReynoldsLambert, Stokes

Mecanica de fluidos moderna.

Plandti

Qu es un fluido? En fsica una sustancia que se deforma continuamente (fluye) bajo la aplicacin de una tensin tangencial, por muy pequea que sea.En contraste con un slido, un fluido es una sustancia cuyas partculas se mueven y cambian sus posiciones relativas con una gran facilidad. Es una sustancia que se deforma continuamente, fluye bajo la accin de un esfuerzo constante sin importar lo pequeo que este sea.FLUIDO: 1.- Sustancia que carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que los contiene.2.- Son agregaciones de molculas muy separados en los gases y prximos a los lquidos, siendo la distancia entre las molculas mucho mayor que el dimetro molecular no estando fija si no se mueven libremente.a) Lquidos Variantes: Presin, volumen y temperatura

b) Gases Variantes: Presin, volumen y temperatura Solidos Incomprensible Liquidos Nivel muy bajo de comprensibilidad Gases Comprensible

Comportamiento al Cambio de forma.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS1.-Densidad = a temp=40C y presin atmosfrica2.- Peso Especfico Siendo:, el peso especfico;, el peso de la sustancia;, el volumen de la sustancia;, ladensidadde la sustancia;, lamasade la sustancia;, la aceleracin de lagravedad.

3.- Densidad Relativa (Adimensional)

LiquidoDensidad relativaTemperatura C

Agua dulce1.004

Agua salada1.02-1.034

Petroleo bruto pesado0.92-0.9315

Keroseno0.79-0.8215

Gasolina0.70-0.7515

Aceite lubricante0.89-0.9215

Alcohol sin agua0.79-0.8015

Glicerina1.260

Mercurio13.60

Densidad de Hg a diversas temperaturas

Temperatura CDensidad relativa

-1013620.2

013695.5

1013570.8

2013546.02

3013521.7

8013400.1

10013351.8

30012880.6

Altura de la Ciudad de Toluca Toluca de lerdo 8530ft (2600m) .73 atm. Atlacomulco 8759ft (2670m) .72 atm. P. atm. 760 Torricelles-760mmHg 553mmHg Acapulco 20m/s n.m 1 atm. 760mmHg y 758mmHgVolumen Especifico

Donde: V= volumen especifico(/kg) d=densidad especifica () = .001 Comprensibilidad

Dondees lapresin es el volumenincremento de la presin incremento de volumen Se expresa enpascales(Pa)El esfuerzo unitario es proporcional a la deformacin unitariaEl signo (-) representa un incremento de presin y un decremento de volumen.aViscosidad Compresion

Tension

Solido esfuerzo

Deformacion plasticaODeformacion Unitaria

F

Compresion

Fluido esfuerzo Hg

a) Cohesion

b) Adhesion

Comportamiento de las moleculasAgua

Tarea: Viscosidad CinemticaCaida de una pelota Se define como el tiempo que demora en pasar el lquido de arriba hacia abajo (por su propia masa). La medida de la viscosidad se realiza mediante unos aparatos denominados viscosmetros. Los hay de diferentes tipos: cada de bola, Engler, Saybolt, Redwood, etc. Todos ellos estn basados en la cada del fluido a una temperatura determinada. En todos, el tiempo de cada de una determinada cantidad del fluido a testear, multiplicado por la constante del aparato, proporcionar directamente la viscosidad en grados Engler, segundosSaybolt, segundosRedwood, etc. La figura muestra un viscosmetro de cada de bola, en el cual se obtiene la viscosidad relativa del fluido a testear en funcin de las viscosidades conocidas de otros fluidos. Un incremento de viscosidad indica una polimerizacin del fluido, probablemente debido a una alta temperatura o a una acidificacin, por oxidacin con formacin de lacas. Una cada de viscosidad, indica una ruptura de polmeros (acompaada de un descenso del ndice de viscosidad), o bien, una posible dilucin de otros productos (disolventes, gasolina, etc.) con unapreciable descenso del punto de inflamacin. En ambos casos se debe tener en cuenta en los sucesivos rellenados del circuito, en los que, por error, se ha podido introducir un fluido con mayor o menor viscosidad. En general un incremento/cada de viscosidad mximo, del orden del 20 al 25%, segn casos, debe considerarse como lmite de utilizacin.Viscosidad DinmicaRepresenta la viscosidad real de un lquido y se obtiene mediante un sistema de depresin de precisin. Se mide el tiempo necesario para llenar de abajo hacia arriba una cavidad unida a un tubo capilar, pero situada por encima de l, de forma que el fluido analizado pasa primero por el tubo (por aspiracin) para entrar a continuacin en la cavidad.------------V0-------------------- Placa MovilYo

Placa FijaV

La viscosidad de cumple en todos los fluidos newtonianos (fluido cuya viscosidad dependen de la presin y temperatura y o del gradiante de velocidad)1. Para el mismo fluido (M) es constante de la cual si la fuerza aumenta, aumenta la velocidad2. Un fluido no ofrece resistencia a la deformacin por esfuerzo constante 3. Un solido (M) tiene un valor ya que este resiste a la deformacin y no permite que se origine un gradiante de velocidad4. En un fluido ideal (M=0)5. En un fluido real (M) tiene un valor real distinto de 06. En un fluido en reposo (M=0) y se comporta como un fluido real

Viscosidad Cinemtica

(m/s)1(cm/s)=1st (Stokes)1st = 1x m/sTABLA DE COMPARACIONPropiedades del aire seco a1.01325 BARTemperturaV. DinamicaV. Cinematica

TMxMVx

CN.s/mm/s

017.1613.28

10 17.6814.18

20 18.1915.10

3018.6716.03

.........

20021.8523.04

30029.6048.00

Viscosidad Cinemtica Aire seco V=15.1xm/sAgua V=1.01xm/sUnidades de medicion de viscosidadEngler Alemania, Rusia y EspaaRedwoodGran BretaaSoy Bolt E.E.U.U Tension Superficial

V=F/LDonde: V= tensin superficial (N/m)F= Fuerza (N)L= Longitud (m)

Agua y vidrioTubo capilar

Hg y vidrio

Coeficiente de tensin superficial a 20C (N/m)Liquidos

Agua con aire hmedo0.0741

Agua con aceite0.0275

Mercurio con agua 0.3750

Mercurio con aire 0.8000

Alcohol con agua0.020

Solucion de jabon con aire0.0300

En la superficie libre de un liquido a cualquier temperatura hay un constate moviento de molculas que escapa de la superficie por lo que el liquido se evapora.Si aumenta la temperatura aumenta la presin de saturacin y evapora mas liquido todo fluido tiene para cada temperatura una presin denominada presin de saturacin de vapor.Ejemplo 1.Una placa situada a 0.5mm de una placa fija se mueve a 0.25m/s y requiere un esfuerzo por unidad de rea de 2Pascales (N/m) para mantener esta velocidad determinece la viscosdad fluida de las sustancia sentre las 2 placas en el S.I. F0.05mm

6

Datos:V=0.25m/sY=0.5mmF/A= 2pa(N/m)M=?Sust.F/A= M(V/Y)Despejando M M= (F/A) (Y/V)Formula = M (dv/dy) =F/ASust. De datos M= (2) ((0.5x ) / (0.25))=4 N.s/m (N/m) (m/m/s)

Ejemplo 2.Determine la viscosidad del fluido entre el eje y la camisa como se muestra en la figura.Camisa fijav

V=0.4ft/sEje movil

0.003in

20 lb8inv

3in

8in

DatosV=0.4 ft/sY=0.003inF=20 lbA=?M=?Formulas M= (F.Y) / (A.V)A=Perimetro por longitud

1plg= 0.08332plg=2.54cm11ft=0.3648m =30.48cm(3plg)(2.54cm/1plg)(1ft/30.48cm)=0.25ft(3plg)(0.0833ft/1plg)=0.249ft0.25ft8plg=0.66ft0.003plg=2.5xft=0.518ftSustitucion de datos en 1M=((20)( 2.5x) / ((0.518)(0.4))= 0.0241lb.s/ft

Ecuaciones de EquilibrioP = d . g . h

Siendo:

d =densidad del fluido (en kg/m3)

g =aceleracin de la gravedad (m/s2)

h =distancia del punto a la superficie (m)

Principio de Pascal (Blaise Pascal XVII) 1Pa= 1N/mUn cambio de presin aplicado a un lquido encerrado dentro de un recipiente se transmite por igual a todos los puntos del fluido y a las propias paredes del recipiente.Elprincipio de Pascales la clave del funcionamiento de lasprensas hidrulicas, un tipo demquinase toma como base para la creacin de frenos, elevadores y otros dispositivos que se utilizan en las industrias.Una prensa hidrulica suele estar formada por un par de cilindros que se mantienen intercomunicados y que estn llenos de aceite o de agua. A los lados de estos cilindros se instalan dos mbolos que se mantienen en contacto con el fluido. En el mbolo de menor seccin se aplica una ciertafuerza, generando una presin que se transmite a la totalidad del lquido. De acuerdo a la mencionadaley de Pascal, dicha presin ser idntica a la ejercida por el lquido en el otro mbolo. Tenemos un embolo de superficie A sobre el que aplicamos una f=100N. En otro embolo de superficie B=50N tenemos un par de pesas que juntas pesan 450kg.

Determine el peso que puede levatar la prensa hidrahulica si se aplica una fuerza de 10lb sobre una superficie de 10plg de rea. Ademas calcue la distancia o altura a ala cual se elevara el peso si en el extremo opuesto al piston recorrio una carrera de 10plg.

W=?

10lbA1=1plg

P=(F/A)A2=10plg

Donde: P= presion10plg

F=Fuerzad2=?

A= Area

Datos

A1=1plgA2=10plgF1=10 lbW=?Formulas P=(F/A)P1=(F1/A1) =(10lb/1plg)P1=P2= 10lb/plgP2=F2/A2F2=P2A2 =(10lb/plg)(10plg)=10lbW1=W2W=f2(d2)D2=w2/d2=(100lb.plg) / (100lb)= 1plgW=f.d =10lb.10plg =100lb

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES (287-212 a.C.)Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojadoa) Si el peso de un cuerpo es menor al empuje que recibe, flota porque desaloja menor cantidad de lquido de su volumen. El valor del empuje que recibe el cuerpo es igual al valor del peso que tiene el volumen del lquido desalojado P

E

PE

E PEQUILIBRIO DE LOS CUERPOS FLOTANTESFluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presin se debe anular con el peso de dicha porcin de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicacin es el centro de masa de la porcin de fluido, denominado centro de empuje.De este modo, para una porcin de fluido en equilibrio con el resto, se cumpleE=peso=rfgVEl peso de la porcin de fluido es igual al producto de la densidad del fluidorf por la aceleracin de la gravedadgy por el volumen de dicha porcinV.

TAREA: MANOMETROSLos manmetros Burdon se utilizan tanto para presiones manomtricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm2como entre 0-10000 Kg/cm2y tambin para vaco. El elemento sensible del manmetro puede adoptar numerosas formas. Las ms corrientes son las de tubo en C, espiral y helicoidal.El tubo en C es simple y consistente y muy utilizado con esferas indicadoras circulares. Tambin se emplea mucho en algunos indicadores elctricos de presin, en los que es permisible o deseable un pequeo movimiento de la aguja. El campo de aplicacin es de unos 1500 Kg/cm2.Las formas espiral y helicoidal se utilizan en instrumentos de control y registro con un movimiento ms amplio de la aguja o para menores esfuerzos en las paredes. Los elementos en espiral permiten un campo de medicin de 0.300 Kg/cm2, y los helicoidales hasta 10000 kg/cm2A menudo se prefiere el tubo torcido, consistente y compacto, especialmente para los indicadores elctricos de presin.Los tubos Burdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en aceros inoxidables al cromo nquel. En ciertos aspectos las aleaciones de cobre dan mejor resultado, pero los aceros inoxidables ofrecen mayor resistencia a la corrosin. Tambin se utilizan tubos de aleacin hierro-nquel, debido a que tienen un coeficiente de dilatacin muy pequeo, que hace que la lectura d la presin no est influida por la temperatura del instrumento.Los instrumentos mecnicos y neumticos con elementos Burdon permiten una aproximacin del 0.5% de la escala. Si se precisa mayor exactitud se emplean indicadores elctricos. Los manmetros Burdon miden la diferencia entre la presin interior y la exterior del tubo. Como la presin exterior suele ser la atmosfrica, el manmetro indica la diferencia existente entre la presin medida y la presin atmosfrica, es decir la presin manomtrica.El manmetro Burdon es el instrumento industrial de medicin de presiones ms generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximacin y su duracin.Manmetro de columna de lquido:Doble columna lquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manmetro de columna de lquido es el patrn base para la medicin de pequeas diferencias de presin.Las dos variedades principales son el manmetro de tubo de vidrio, para la simple indicacin de la diferencia de las presiones, y le manmetro de mercurio con recipiente metlico, utilizado para regular o registrar una diferencia de presin o una corriente de un lquido.Los tres tipos bsicos de manmetro de tubo de vidrio son el de tubo en U , los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vaco o la presin manomtrica dejando una rama abierta a la atmsfera.Manmetro de tubo en U:Si cada rama del manmetro se conecta a distintas fuentes de presin, el nivel del lquido aumentara en la rama a menor presin y disminuir en la otra. La diferencia entre los niveles es funcin de las presiones aplicadas y del peso especfica del lquido del instrumento. El rea de la seccin de los tubos no influyen el la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.Los tubos en U de los micro manmetros se hacen con tubos en U de vidrio calibrado de precisin, un flotador metlico en una de las ramas y un carrete de induccin para sealar la posicin del flotador. Un indicador electrnico potenciometrico puede sealar cambios de presin hasta de 0.01 mm de columna de agua. Estos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.manmetro de tubo en Umanmetro de tintero:Una de las ramas de este tipo de manmetro tiene un dimetro manmetro relativamente pequeo; la otra es un deposito. El rea de la seccin recta del deposito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manmetro, con lo que el nivel del deposito no oscila de manera apreciable con la manmetro de la presin. Cuando se produce un pequeo desnivel en el depsito, se compensa mediante ajustes de la escala de la rama manmetro. Entonces las lecturas de la presin diferencial o manomtrica pueden efectuarse directamente en la escala manmetro. Los barmetros de mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero.

ECUACION DE BERNOLLILa ecuacin de Bernoulli, se puede considerar como una apropiada declaracin del principio de laconservacin de la energa, para el flujo de fluidos. El comportamiento cualitativo que normalmente evocamos con el trmino "efecto de Bernoulli", es el descenso de la presin del lquido en las regiones donde la velocidad del flujo es mayor. Este descenso de presin por un estrechamiento de una va de flujo puede parecer contradictorio, pero no tanto cuando se considera la presin como unadensidad de energa. En el flujo de alta velocidad a travs de un estrechamiento, se debe incrementar la energa cintica, a expensas de la energa de presin.

UNIDAD II CAMPO ELCTRICO2. LA CARGA ELCTRICA2.1 La carga elctrica HISTORIA Tales de Mileto (mbar) SIGLO XVI Gilbert mbar Electrn Pufay Carga resinosa Carga vitrea Franklin Teora del Fluyo nico Carga positiva (+) Carga negativa (-)----

----

----

----

-

Ceda + Franela Ceda + Franela Atraccin Repulsin

+ - + -

+ - + -

+ - + -

+ - + -- - -- + - + - - + - + -

- + - + -

- + - + -

- - -+ - + - + + - + - + + - + - + + - + - +

Carga (+) dficit de e- Carga (-) exceso de e- Carga (+-) equivalencia de cargas (+) y (-)

Electroscopio Metal plstico conductores Goma+Plstico (Aislantes) AISLANTES Slidos Madera Papel Cartn Hule Plstico

Lquidos Aceite Gaseosos Aire Vaco SEMICONDUCTORES Silicio Germanio

2.1.1 Ley de Coulomb

q= Carga elctricaF= Fuerza producida (N)Eo= Permitividad en el vaco

Ejemplo 1:3 cargas Q1= Coul, Q2= Coul, y Q3= Coul.Se colocan en el vaco, en los vrtices de un tringulo rectngulo como se muestra en la figura. Cul es la fuerza resultante que obra sobre Q1? k= F1-2= (( Coul)( Coul))/( 0.1 ) = 9 NF1-3= (( Coul)( Coul))/( 0.1 ) = 12.06 NR= = 15.04 N = 53.26 Sentido= Hacia arribaEjemplo 2:Calcular la Fuerza resultante que obra sobre la carga q2 k= 14.14 cm

F2-1= (( Coul)( Coul))/( 0.1 ) = 9 NF2-3= (( Coul)( Coul))/( 0.1414 ) = 15.07 NR= = 22.35 NA/Sena= B/Senb= C/Senc = 9 N/Sena= 15.07 N/Senb= 22.35 N/ 28.47

2.1.1 Concepto de Campo elctrico++ +

A BSi la carga es neutra, no hay efecto-+

AB

Carga puntual: La carga mnima que puede existir.Intensidad de campo elctrico: fuerza/cargaSe die que existe un campo elctrico si sobre un cuerpo cargado colocado en dicho punto se ejerce una fuerza de origen elctrico. + Fuentes -Sumideros

Atraccin Repulsin

Lneas de fuerza: Son una manera conveniente e representar en la mente la forma de los campos elctricos.La relacin entre las lneas de fuerza y el vector intensidad del campo es la siguiente:1.- La tangente a una lnea F en un punto cualquiera de la direccin de la F o del campo elctrico en ese punto.

2.- Las lneas de Fuerza se dibujan de modo que en el nmero de lneas por unidad de rea de seccin transversal sea proporcional a la magnitud del campo elctrico E. En donde las lneas estn muy cercanas al campo elctrico grande y en donde estn muy separadas, el campo elctrico es pequeo.Ejemplo 33 cargas Q1= Coul, Q2= Coul, y Q3= Coul.

k= F3-1= ( Coul)( Coul))/( 0.1 ) = 12.06 NF3-2= ( Coul)( Coul))/( 0.1 ) = 15.07 NE= F/qF= K (q1q0/ )E= (q1q0/ )/q0= kq/ ET= E1+E2+E32.2 Dipolo elctrico Un dipolo elctrico est formado por dos cargas, una positiva +Qy otra negativa -Qdel mismo valor, separadas una distanciad.El potencial en el punto P distante r1 de la carga Q y r2 de la carga +Q es

Expresamos r1 y r2 en funcin de r y q , que es la posicin del punto P expresada en coordenadas polares.El potencial en el punto P distanter1de la carga Qyr2de la carga +Qes

Expresamosr1yr2en funcin deryq, que es la posicin del punto P expresada en coordenadas polares.

2.3 Distribuciones continuas de carga El potencial elctrico (voltaje) en cualquier punto del espacio producido por una distribucin continua de cargas, se puede calcular a partir de la expresin de carga puntual por medio de la integracin, puesto que el voltaje es una cantidad escalar.

La distribucin continua de cargas, requiere un nmero infinito de elementos de carga para caracterizarlo, y la suma infinita que se necesita, es exactamente lo que hace una integral. Para realmente llevar a cabo la integral, el elemento de carga se expresa en trminos de la geometra de la distribucin, con el uso de alguna densidad de carga.

2.4 Flujo del campo elctrico El flujo del campo elctrico se define de manera anloga al flujo de masa. El flujo de masa a travs de una superficie S se define como la cantidad de masa que atraviesa dicha superficie por unidad de tiempo.

El campo elctrico puede representarse mediante unas lneas imaginarias denominadas lneas de campo y, por analoga con el flujo de masa, puede calcularse el nmero de lneas de campo que atraviesan una determinada superficie. Conviene resaltar que en el caso del campo elctrico no hay nada material que realmente circule a travs de dicha superficie.

2.5.1 Ley de GaussEl flujo elctrico total fuera de una superficie cerrada es igual a la carga encerrada, dividida por la permitividad.

El flujo elctrico a travs de un rea, se define como el campo elctrico multiplicado por el rea de la superficie proyectada sobre un plano perpendicular al campo. La ley de Gauss es una ley general, que se aplica a cualquier superficie cerrada. Es una herramienta importante puesto que nos permita la evaluacin de la cantidad de carga encerrada, por medio de una cartografa del campo sobre una superficie exterior a la distribucin de las cargas. Para geometras con suficiente simetra, se simplifica el clculo del campo elctrico.

Otra forma de visualizar esto es considerar una sonda de rea A, que puede medir el campo elctrico perpendicular a esa rea. Si se escoge cualquier trozo de superficie cerrada y realizamos sobre esa superficie la medida del campo perpendicular, al multiplicarlo por su rea, obtendremos una medida de la carga elctrica neta dentro de esa superficie, sin importar como est configurada esa carga interna.

2.6 Potencial elctricoEl potencial elctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza elctrica para mover una carga positivaqdesde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitariaqdesde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza elctrica.

Considrese una carga puntual de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo elctrico. Para tal carga de pruebalocalizada a una distanciarde una cargaq, la energa potencial electrosttica mutua es:De manera equivalente, el potencial elctrico es

Diferencia de Potencial elctrico

Considrese una carga de prueba positiva en presencia de un campo elctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservndose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, ladiferencia de potencial elctricose define como:

El trabajo uede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial elctrico en B ser respectivamente mayor, menor o igual que el potencial elctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuacin anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb.Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el infinito) de toda carga y el potencial elctrico esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definirel potencial elctrico en un puntoponiendoeliminando los ndices:

siendo l trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba esde el infinito al punto en cuestin.

Obsrvese que la igualdad planteada depende de que se da arbitrariamente el valor cero al potencial n la posicin de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor as como tambin se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia.

UNIDAD III: CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA 3.1 condensadores y dielctrico V=_________________V+ V= (V+)-(v-)=_________________ V+ q= v______________________ V=0 q=CV_________________V- C(farad)_________________V-

VoVb

-q+q

-q+q

Vab=E.d= Donde C=capacidad en Faradiosd=distancia entre placas(m)A=rea de las placas(m2)Eo=permituidad de vacoK=constante dielctrica k=

C===[C=]..(1)

Constantes Material kmaterialk

Vaco1.00Bakelita9.8

Aire1.006Mica6.0

Parafina2.1Porcelana6.5

Tefln2.1Aceite2.1-2.2

Papel 3.5(2.0-2.6)Polietileno2.3

vidrio4.5(5.4-9.9)Madera 2.5-7.7

placaAsociacin de condensadores Serie

CT=paraleloCT=C1+C2+C3++CN

papelvidrio

aceite

C=-----------1 C1==K1K2

C2=cT=c1+c2=+=(k1+k2)CT=(k1+k2)A=60mm2=60x10^-6m2K2=4.8(bakelita)D=10mm=10x10^-3mEo=8.85413x10^-12K1=3.5(papel)CT= C1==9.29x10^-14F=2.20x10^-13Fc2==1.27x10^-13F=0.22x10^-12FCT=C1+C2=(9.29x10^-14)+(1.27x10^-13)=2.199x10^-13F=0.22pF=0.2199x10^12F

CORRIENTE ELECTRICA---- flujo de electrones3.2.1 intensidad de corriente electrica Dq=ne Avdt

Donde: i=corriente electrica Ai=(ampere) i=nevAn=nmero de electrones d=e=carga de electrones A=area transversalv=velocidadtipo de corriente Alterna= se incrementa de un valor positivoDirecta= se incrementa

Efecto Joule Fenmeno irreversible por el cual si un conductor circula corriente elctrica, parte de la energa cintica de los electrones se transforman en calor debido a los choques que sufren los tomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuas colisiones con los ncleos atmicos y como consecuencia una prdida de energa cintica y un aumento de la temperatura en el propio cable.Este efecto se utiliza para calcular la energa disipada en un conductor atravesado por una corriente elctrica.

P= V. I E= V. I. T E= P. T 3.2.3 Potencia disipada en una resistencia (Ley de Janble) R= R= () R= V.Y V

I(A)

Por ley de ohm: V= (I.R) I Si I= P= V. I= R= V= I. R P= R P= () V= I1

3.4 Asociacin de resistencias R1

Circuitos serie VTI2R2

Resistencias RT= +R3

Corriente + + Voltaje + + ++ I3

Circuito Paralelo

I3I2I1

V1V5V3R3R2R1VT

Resistencias RT = Corriente: IT= I1 + I2 + .. InVoltaje: VT= V1 + V2 +. Vn

CIRCUITO MIXTO

R2

VTR6R5R4R3R1

Calcular la resistencia total del circuito mostrado en la figura

1578175RT

R1-3 : 15+7+8= 30 R1-4: = = 0.96 RT= 5+7+0.96= 12.96

Calcular la corriente total que pasa por el circuito as como la cada de tensin y loa potencia disipada en cada una de las resistencias.

20v1257

RT= 7+12+5= 24 I= = = 0.883 A V= R*IV1= 7(0.883) V2 = 5(0.883= V3 = 12(0.883)V2= 5.831 Volts V2 = 4.165 Volts V3 = 9.996 Volts Potencia disipadaP1= (7) P2 = (5) P3 = (12)P1= 4.857 W P2 = 3.469 W P3 = 8.326 W

Calcular la corriente total del circuito asi como la potencia disipada en la resistencia de 7 y 21

211735v7

RT= = 4.011

IT = = 8.725 A I1= = 5 A I2= = 2.058 A I3= = 1.66 A P1= (7)= 175W P3= ((21)= 57.86 W

Calcular la corriente que circula en la resistencia de 4 asi como la potencia que disipa la resistencia de 6 del circuito mostrado en la figura. 8662

50V374

7

55

R 5-8: 1 (1/7)+(1/7)+(1/3)+(1/6)= 1.27 R4-8: 6+1.27 =7.27 R2,4-8: 1(1/7.27)+(1/4)= 2.58 RT: 5+5+2.58=9.58 IT: V/R= 50/9.58= 5.21A V1: IT*R4 = (5.21)(4)= 20.84V V2: I1*R1.27 = (2.86)(1.27)= 3.63VI1: V1/R= 20.84/7.27= 2.86A I3: V2/R6 = 3.63/6= 0.605P3:(al cuadrado)*R= (0.605)2(6)= 2.19WATTS P3: V(al cuadrado)/R= (3.63)2/6=2.19Watts.

Ley de los voltajes o teorema de las mallas o de la trayectoria. NN

Vn= I*Rn suma= (+) el voltaje va en sentido de I; (-) voltaje va en b sentido contrario a I.n=1n=1n=1

R1R2

V1-V2+V3+V4= IR1+IR2+IR3+IR4+IR5+IR6 . Vn= IRn V2R3V3V1

I= Vn/Rn V4R4R6

R5

Calcular la corriente que fluye por el circuito mostrado en la figura. 8V94

. 1015V20V

16V1740V4

20

19

20+15-8+16+40=4I+9I+10I+17I+19I+20I+4I83=I(4+9+10+17+19+20+4)83= I83I= 83/83= 1A

Calcular la magnitud y el sentido de la fuente de contagio Vx si por dicho circuito fluye una corriente de 72mA en el sentido de las manecillas del reloj.

4V129

. 68V12V

9V14820

..?

7

I1= 72mA = 0.072A12-8-4+9+Vx= 0.072(20+9+12+6+17+7+8)9+Vx= 0.072(76)9+Vx= 5.472Vx= 5.472-9Vx= -3.528VCalcular las Corrientes, magnitud y sentido del circuito mostrado en la figura.Por mallas.554V

96V95

30V33V1018V31718V645

Malla 1: 20+4-30+18=5I1+9I2+10(I1-I2)+6I1+4I112=34I4-10I2.(1) Malla 2: 30+6-18+33= 5I2 +2I2 +9I2 + 3I2 +1I2+ 10(I2-I1)51= 37I2-10I1.(2) a) Despejando I2 en 2 I2: ..(3) b) SUSTITUYENDO 3 EN 1 34I1-10()= 12 34I1-= 12 - = 121258I1 510 100I1 = 12(37) 1158I1= 444+810I1= = 0.82A c) Sustituyendo I1 EN 3I2= = 1.6A POR DETERMINANTES [R] [I] = [V] =

I1= = = 0.82 A

I2= = = 1.60 A

Resolver el circuito siguiente calculando las corrientes y voltajes

Rama #1 = (VAC -20) ()=) = = 0.26 ARama #2 = (VAC 15) () = = 16.6 20 = 0.194 ARama #3 = (VAC 9- VBC () = = = 0.74 ARama #4 = (VBC + 9 - VAC) () = = = 0.74 ARama #5 = (VBC) () = = = 0.56 A Rama #6 = (VBC 25) () = = = 0.49 A Nodo A () + () + () = 0 = 02 VAC + 6 VAC + 3 VAC 3 VBC 40- 90 -21 = 0 11VAC 3 VBC 157 =0 11VAC 3 VBC = 157

Nodo B + + = 0 () + ( ) + () = 0 908 BVC 418 VAC + 1012 = 01PESO BVC en 2 Sust VAC en 3VBC = 3 VBC = VBC = 6.52 volts 11 VAC + 3() = 157 11 VAC - ) = 157 9988 VAC 1254 VAC 3036 = (157) (908) 8734 VAC = 142556 + 3036 VAC= 16.6 VoltsNodo A - - = 0 Nodo B - - = 0 0.26 - 0.034 0.194 = 0 0.074 - 0.56 + 0.59 = 0

V = I 11 VAC- 3 VBC = 157 -418 VAC + 908 VEC = - 1012 -

VAC = = = = 15.97

VBC == + = 6.23 V

Por nodos nodos simples = 4 nodos principales = 3 Nodos ecuaciones = 3 1 = 2 I = V Rama 3 = (VAC 9 VBC) () Rama 1 = (VAC 20) () = Rama 4Rama 2 = (VAC 15) () = (VBC + 9 VAC) () = =Rama 5 = (VBC) () Rama 6 = (VBC 25) ( ) =

Nodo A + + + + = 0 + + = 02 VAC 40 + 6 VAC 90 + 3 VAC 27 3 VBC = 0 11 VAC 3 VBC 157 11 VAC 3VBC = 157 1

Nodo B + + + + = 0 = 0908 VBC 418 VAC + 1012 = 908 VBC 418 AC = 10121 112 VAC 3 VBC = 157 = 2 = -418 908 -1012 +2 - 418 VAC + 908 VBC =1012 1= 11 -3 157 (+38) -418 908 - 1012 = 794 VBC = 4954 0 794 4954 VBC = 6.23 Desp. VAC en 2 vac = 3 Sust vbc en 3 Vac = = 15.95

Voltajes = = = -.27 A = = = .19 A = == .072 A = = = .56 A = = =-.49Por mallas

89v

25V83011105715v20v

Malla #1 = 20-15= 5= 20I1- 5I2. (1) Malla #2 15-9 = 6= Malla #3 -25=

397I3=-196 I3= -.49

Sust I2, I3 en 81)

I1= = .26 I2= = 0.075

Utilizando el mtodo de las mallas calcular la potencia que disipa la resistencia de 6 y probar por nodos. 59V

10

51

V3

910V

6

1320V5V 8V

84

75

Por Nodos Rama #1 Rama #2 Rama #3I1= I2= I3=

Nodo A = 0

=0351VAB-9477+585VAB-2925+135VAB= 01071VAB-12402= 0VAB= = 11.57Sustitucion VAB en In

I1= = -1.02 A I2= = .73 AI3 = = .29 A

Utilizando el mtodo de nodos calcular la potencia que disipa la resistencia de 6 y probar por mallas. 59V

10

51

V3

910V

6

1320V5V 8V

84

75

Malla #1 = 22= 22= Malla #2 5= 5=

119I2= I2= = .29 A Sustitucion en 124I1-9I2= 22 I1= = 1.02 A

Unidad IV4.1.1 INTENSIDAD DE CAMPOA2B2A1B1SNNSSNNN

= flujo magntico ( lneas)= B> B1 B1 = B2 = B*A B= A1 = A2 A

A= rea ( m)B= densidad magntica ( lneas / m)

4.1.2 CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNETICOB i / rB = Mo i / 2 ri = corriente elctrica (A)r = radio (m)Mo = permeabilidad del aire 4x wb/ A*m

Ley de AmpereN

di

r

i

S

Un selenoide tiene 0.5m de largo, se diseo con dos capas y cada capa tiene 1000 vueltas y lleva una corriente de 4. Determinar el campo magntico en el centro del selenoide.B= ? Mo= 4x wb/ A*m B=Mo(n)(i) = MoN(i) / LL = 0.54A B=(4xwb/ A*m)(2000)(4)/ 0.5 = 0.20Wb/m = 0.2 teslaN = 1000InvetigacionFuerza de LorentzAl observar experimentalmente como es la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga elctrica se cumple que:

Si la carga esta en reposo, el campo B no ejerce ninguna fuerza sobre ella. La fuerza es mxima cuando la velocidad de la carga V y el campo B son perpendiculares y es nula cuando son paralelas La fuerza perpendicular del plano formado por V y B La fuerza es proporcional al valor de la carga q y a la velocidad V y si, la carga cambia de signo, la fuerza cambia de sentido resumiendo todos estos hechos se concluye que la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga elctrica q se mueve con una velocidad V viene dada por la expresin:Fm = qVxBLa fuerza electroesttica es tangente en cada punto a las lneas de campo elctrico, sin embargo, para el campo magntico se cumple que: La fuerza magntica es perpendicular a las lneas del campo BSi la carga q se encuentra adems, bajo la accin de un campo elctrico E, la fuerza resultante que acta sobre ella es: F= qVxB + qe Fuerza de LorentzConductores paralelos que llevan corrientes en la misma direccin se atraen uno al otro, mientras que conductores paralelos que llevan corrientes en direcciones opuestas se repelen .U= m*B donde:U: energa potencialm : momento magntico del imnB: densidad del campo magntico

B

4.1.3 DIPOLO MAGNETICONF

U=0SNN

SLF

BS

M= F* dEquilibrio inestableEquilibrio estableU= mBU= -mBmmSSNN

4.3 Ley de AmpereNF

F= Mo i / 2ddSNF

Principio de Lorentz ( principio motriz)I= corriente (A)L = longitud (m)B = densidad de campo magntico (T)F= i (LxB)F= i( L sen )

F= fuerza inducidaB

iFL

EJERCICIOUn conductor con corriente en presencia de un campo magntico la densidad del flujo magntico es de 0.25tesla en el sentido del espesor de la pagina, si el conductor es de 1m de longitud y lleva 0.5 de corriente en direccin de la parte superior de la pagina Cules son las magnitudes y la direccin de la fuerza inducida sobre el conductor?i = 0.5 AL = 1mB= 0.25TF = ?

F

F= i B sen F = (0.5)(1.0)(2.25)sen(90)F = .125 NLxxx

PLANO TRIDIMENSINAL

Un segmento horizontal del alambre de cobre transporta una corriente de 28 A Qu magnitud y direccin debe de tener el campo magntico para flotar el alambre es decir para equilibrar su peso? Su densidad lineal de masa es de 46.6 g/m.xxx

Bxxx

Ley de Biot-SavartB= Mo I / 2rAnalizando dB= Mo i / 4r (dy/L)Con respecto al campo magntico B= Mo i / 4r pxdy

4.4 induccin magntica4.4.1 Ley de Faraday Velocidad variable = inducida Iman fijo = inducida = 0

SN

ER

Generador : maquina elctrica que convierte la energa mecnica en energa elctrica Motor : maquina elctrica que convierte la energa elctrica en energa mecnicaTransformador : maquina elctrica que transforma los parmetros de la energa elctrica ( voltaje o corriente) aumentndolo o disminuyndolo. Monofsica trifsica P = V* IP = V* I

4.5 PROPIEDADES MAGNETICAS DE LA MATERIADonde:L= N MA/ LL= inductanciaN=no. De vueltasA= seccin transversal del ncleo (m)L = longitud del ncleo (m) M= permeabilidad (4x10-7 vaco)

4.5.1 INDUCTANCIASuperficie espira

Proceso 1.- induce una f.e.m inducida2.- crear una inducida3.- entre mas rpido mayor inducida(HENRY)L

Porcin espira Ley de Faraday donde:_E = voltaje inducido (volts)N= numero de vueltasd/dt= diferencial de flujo magntico (Wb, Tesla/m)

E= dB/ dt (volts)E = N(dB/dt)

B = B*A cos

4.4.2 Ley de LenzEind = N(d / dt) Ley de FradayEind = N (d / dt) principio de Lenz( indica polaridad)-ii

N2

N1

Maquina: dispositivo que transforma la energa entrante en otro tipo de energa.

Maquina elctrica: transforma la energa elctrica en otro tipo de energa.Tipos *Motor * generador *transformadorGenerador: maquina elctrica que convierte la energa mecnica en energa elctrica.*generador c. continuaExcitacin separada, en serie, derivacin, compuesto acumulativo y compuesto diferencial.*generador de c. alternaTranformador:trifsico: 3 boquillas de baja y 4 terminalesmonofsico: 2 boquillas y 2 o 3 terminales en bajadevanado: 2 o 3 devanadosventano : cable o acorazado: nucleo

UNIDAD V PTICA5.1 NATURALEZA DE LA LUZLa ptica es la parte de la fsica que estudia la luz y los fenmenos relacionados con ella, cmo se comporta y se manifiesta.La reflexin (la modificacin que se produce en el rumbo de un rayo en la superficie que separa a dos medios, la refraccin (la alteracin de direccin cuando el rayo deja un medio y pasa a otro) y la difraccin (la curva aparente y la separacin de la luz cuando sta se topa con alguna barrera).Teora corpuscular de la luz. Descartes, 1638: Fue el primer gran defensor de la teora corpuscular, diciendo que la luz se comportaba como un proyectil que se propulsaba a velocidad infinita. Explic claramente la reflexin, pero tuvo alguna dificultad con la refraccin.Newton, 1704: En su libro ptica dice que las fuentes luminosas emiten corpsculos muy livianos que se desplazan a gran velocidad y en lnea recta. Estos corpsculos son distintos para cada color y estimulan el sentido de la visin. 5.1.1 LA RADIACION ELECTROMAGNETICALaradiacin electromagnticaes un tipo decampo electromagnticovariable, es decir, una combinacin decampos elctricosymagnticososcilantes, que se propagan a travs del espacio transportandoenergade un lugar a otro.Formas en las que se puede manifestar: Ondas de radio Microondas Rayos x Rayos gama Radiacion ultravioleta Luz visible Infrarojo5.1.2 NATURALEZA ONDULATORIA Y CORPUSCULARNATURALEZA ONDULATORIA

Fue desarrollada por Christiaan Huygens .La luz es una onda electromagntica

Parmetros de la onda electromagntica: Amplitud (A) Periodo(T) Frecuencia(v) Longitud de onda( ) Velocidad de propagacin(V)Fenmenos ondulatorios Difraccin Refraccin PolarizacinTEORIA CORPUSCULARSegn Max Planck:La teora corpuscular estudia la luz como si se tratase de un torrente de partculas sincargay sinmasallamadasfotones, capaces de transportar todas las formas de radiacin electromagntica.

Fenmenos corpusculares: Cuerpo Negro Efecto fotoelctrico Presin luminosa5.1.3 ESPECTROS DE ONDAS ELECTROMAGNETICASElespectro de ondas electromagnticases el rango de todas las radiaciones electromagnticas posibles. El espectro de un objeto es la distribucin caracterstica de la radiacin electromagntica de ese objeto.El espectro cubre la energa de ondas electromagnticas que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y ms bajas pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes astrofsicas.Tipos de radiacinRadiofrecuenciaLas ondas de radio suelen ser utilizadas mediante antenas del tamao apropiado (segn el principio de resonancia), con longitudes de onda en los lmites de cientos de metros a aproximadamente un milmetro.Microondas

La frecuencia sper alta (SHF) y la frecuencia extremadamente alta (EHF) de las microondas son las siguientes en la escala de frecuencia. Las microondas son ondas lo suficientemente cortas como para emplear guas de ondas metlicas tubulares de dimetro razonable. La energa de microondas se produce con tubos klistrn y tubos magnetrn, y con diodos de estado slido como los dispositivos Gunn e IMPATT. Las microondas son absorbidas por la molculas que tienen un momento dipolar en lquidos.Radiacin infrarrojaLa parte infrarroja del espectro electromagntico cubre el rango desde aproximadamente los 300 GHz (1 mm) hasta los 400 THz (750 nm). Puede ser dividida en tres partes:

* Infrarrojo lejano, desde 300 GHz (1 mm) hasta 30 THz (10 m). La parte inferior de este rango tambin puede llamarse microondas.* Infrarrojo medio, desde 30 a 120 THz (10 a 2.5 m). Los objetos calientes (radiadores de cuerpo negro) pueden irradiar fuertemente en este rango. Se absorbe por vibraciones moleculares, es decir, cuando los diferentes tomos en una molcula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio.* Infrarrojo cercano, desde 120 a 400 THz (2500 a 750 nm). Los procesos fsicos que son relevantes para este rango son similares a los de la luz visible.

Luz ultravioletaLa frecuencia en el espectro ultravioleta (o rayos UV), que es la radiacin cuya longitud de onda es ms corta que el extremo violeta del espectro visible.

Al ser muy energtica, la radiacin ultravioleta puede romper enlaces qumicos, haciendo a las molculas excepcionalmente reactivas o ionizndolas, lo que cambia su comportamiento.Rayos XLos rayos X duros tienen longitudes de onda ms cortas que los rayos X suaves. Se usan generalmente para ver a travs de algunos objetos, as como para la fsica de alta energa y la astronoma.Rayos gammaDespus de los rayos X duros vienen los rayos gamma. Son los fotones ms energticos, y no se conoce el lmite ms bajo de su longitud de onda. Son tiles a los astrnomos en el estudio de objetos o regiones de alta energa, y son tiles para los fsicos gracias a su capacidad penetrante y su produccin de radioistopos. La longitud de onda de los rayos gamma puede medirse con gran exactitud por medio de dispersin Compton.5.2 PTICA GEOMTRICA Teora de los rayos de luz. Cualquier objeto visible emite rayos rectos en cada punto de el.Propagacin rectilnea de la luz Lnea recta.Cuerpos. Opaco Transparente Luminoso Intensidad luminosa y flujo luminoso Fotometra: Determinar las intensidades de las fuentes luminosas y las iluminaciones de las superficies. Ley de iluminacin 1 cd = de intensidad que emite 1 cm2 de un cuerpo negro. 1 bd = intensidad luminosa producida por una vela de 2 cm de dimetro y 5 cm de altura. 1 lux = = 1 watt = 1.1 candelas = 1.1 buja decimalIluminacin E= Donde:E = iluminacin (lux).I = intensidad de la fuente (cd).d = distancia entre la fuente y la superficie.

5.2.1 REFLECCIN Y REFRACCIN DE LA LUZReflexin de la luz 1= 1 Leyes de reflexin:1. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado estn en el mismo plano.2. El ngulo de reflexin es igual al ngulo de incidencia.Refraccin de la luzLeyes de refraccin;:1. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado estn en el mismo plano.2. ndice de refraccin. (Ley de Snell). n1sen 1 = n2sen 2APLICACIONES Los refractmetros son instrumentos relevantes en la industria alimentaria, ya que se emplean en el anlisis de productos lquidos y en el control de operaciones durante el procesamiento de diversos alimentos: leche y sus derivados, zumos, mermeladas, miel, salsas Los espejos retrovisores de los coches (ejemplo 1) son espejos divergentes que dan una imagen virtual y reducida de una parte del panorama que se halla detrs del conductor. Los espejos para el afeitado (ejemplo 2) son cncavos y el sujeto se sita frente a ellos dentro de la distancia focal, de modo que puede observar en el espejo su imagen virtual, derecha y ampliada.

5.2.2 PRINCIPIO DE HUYGENSChristiaan HuygensMatemtico, astrnomo y fsico holands. Hijo del poeta renacentista Constantin Huygens, pronto demostr un gran talento para la mecnica y las matemticas.El principio de Huygens es una herramienta til y bastante sencilla para entender muchos de los extraos procesos que suceden relacionados con las ondas. Si bien no es estrictamente correcto y adems se acepta sin una demostracin rigurosa, sirve para explicar satisfactoriamente algunos fenmenos ondulatorios como la interferencia, reflexin o refraccin.Este principio explica cmo tiene lugar la propagacin de una onda: cuando cada uno de los puntos de un medio material es alcanzado por una onda, este punto se vuelve a comportar como un foco emisor de ondas, creando una serie de ondas secundarias. 5.2.3 LEY DE SNELLTambin conocida como reflexin de la luz.1. Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separacin de los medios.2. El ngulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ngulo de incidencia) es igual al ngulo de esta normal con el rayo reflejado (ngulo de reflexin)

La ley de Snell nos indica cmo se comporta la luz cuando pasa de un medio a otro, variando su velocidad (porque distintos medios ofrecen distinta resistencia al desplazamiento de la luz) y producindose el fenmeno de la refraccin.

5.2.4 REFLEXIN INTERNA TOTALEs el fenmeno que se produce cuando un rayo deluzatraviesa un medio dendice de refraccinAngulo criticoA medida que inclinamos ms la luz incidente, la luz refractada tiende a doblarse an ms hacia la superficie. De este modo existe un determinado ngulo para el cual la luz refractada es paralela a la superficie.

La reflexin interna total es responsable de los destellos de luz que se observan en un diamante tallado y juega un papel importante tambin a la hora de formar el arco iris a travs de los fenmenos de refraccin, reflexin interna total y de nuevo refraccin producido en gotas de agua de lluvia.5.2.5 FORMACIN DE IMGENESOndas luminosas Espectro visibleLas imgenes se forman con el cambio de direccin de los rayos luminosos mediante objetos como: lentes, espejos, etc.

Imagen Imagen real: Es cuando est formada sobre los propios rayos. Imagen virtual: Es cuando est formada por la prolongacin de los rayosLentesLos lentes se basan en el hecho de que la luz se desplaza ms lentamente a travs del cristal que del aire. Curvatura de sus superficiesLente convegente Si el objeto est a una distancia mayor que la distancia focal La imagen ser menor que el objeto e invertida, la imagen decimos que es REALLa aberracin es la diferencia en distancia focal entre las distintas partes de la seccin esfricaLa coma consiste en un aumento lateral distinto para los puntos del objeto no situados en el eje ptico. El astigmatismo es un defecto por el que la luz procedente de un punto del objeto situado fuera del eje se esparce en la direccin deleje ptico.

5.3 OPTICA FISICA5.3.1 INTERFERENCIAEs un fenmeno en el que dos o msondasse superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud.El fenmeno de las interferencias se puede ver tambin de forma natural en las manchas de aceite sobre los charcos de agua o en la cara con informacin de los discos compactos; ambos tienen una superficie que, cuando se ilumina con luz blanca, la difracta, producindose una cancelacin por interferencias, en funcin del ngulo de incidencia de la luz, de cada uno de los colores que contiene, permitiendo verlos separados, como en un arco iris.5.3.2 EXPERIMENTO DE YOUNG En el ao 1800 el fsico ingles Thomas Young realiz un experimento que demostr el hecho de que la luz puede producir la interferencia. Este experimento confirmo una vez ms la naturaleza ondulatoria de la luz. El experimento de Young consiste en la observacin del resultado producido al incidir un haz de luz coherente a travs de dos rendijas. La luz incide normalmente sobre el sistema de dos ranuras que se encuentran separadas. La luz que pasa por las dos ranuras presentar interferencia. Si la interferencia es constructiva habr un mximo (regin brillante); similarmente si se presenta una interferencia destructiva se tendr un mnimo (regin oscura).

5.3.2 DIFRACCIN DE LA LUZSe conoce como difraccin la tendencia de una onda a desviarse de la propagacin rectilnea mientras se propaga o pasa a travs de un obstculo u apertura.Ladifraccines un fenmeno caracterstico de lasondas, ste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstculo o al atravesar una rendija. La difraccin ocurre en todo tipo de ondas, desde ondassonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnticas como laluzy lasondas de radio.Tambin sucede cuando un grupo de ondas de tamao finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difraccin, un haz angosto de ondas de luz de unlserdeben finalmente divergir en un rayo ms amplio a una cierta distancia del emisor.

La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difraccin disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamao del objeto aumenta comparado con la longitud de onda5.3.4 REJILLAS DE DIFRACCINSon placas de vidrio surcadas por una malla de lneas finsimas, concretamente de 5000 a 10000 por centmetro. Los rayos de luz que pasan por los intersticios de las lneas de la rejilla se difractan en un grado exacto, lo que se traduce en la formacin de imgenes mltiples a los dos lados de la imagen central. El ngulo dedesplazamientode las imgenes con respecto del centro se relaciona con la longitud deondade la luz, y las rejillas de difraccin proporcionan a los fsicos un medio muy preciso para averiguar las longitudes de onda.Adems, como elgrado dedesplazamientose relaciona con la longitud de onda, una rejilla de difraccin produce variosespectrosa partir de una fuente no monocromtica. Los rayos rojos, al ser de longitud de onda mayor, se difractan ms que los azules, y, por esta razn, el orden de los colores se invierte en comparacin con los de un espectro producido porunprismade vidrio(en el que el azul se refracta ms que el rojo).

Unarejilla de difraccindescompone la luz blanca en una serie de espectros debido a que difracta la luz roja, de longitud de onda larga, ms que la violeta, de longitud de onda corta. Los espectros de primer orden -uno a cada lado del rayo central no difractado- son los ms estrechos y brillantes. Enngulos ms abiertosse sitan espectros de segundo, tercero e incluso cuarto orden, que se pueden superponer. La fotografa de la llama de una vela (abajo), tomada a travs de una rejilla, muestra claramentelos espectros de primer orden.5.3.5 POLARIZACINEl fenmeno de lapolarizacinse observa en unos cristales determinados que individualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan dos en serie, paralelos entre s y con uno girado un determinado ngulo con respecto al otro, la luz no puede atravesarlos. Si se va rotando uno de los cristales, la luz empieza a atravesarlos alcanzndose la mxima intensidad cuando se ha rotado el cristal 90 sexagesimales respecto al ngulo de total oscuridad. Polarizacin de la LuzLas ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibracin electromagntica se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.

Polarizacin Circular y ElpticaLas ondas luminosas no suelen estar polarizadas, de forma que la vibracin electromagntica se produce en todos los planos. La luz que vibra en un solo plano se llama luz polarizada.Este fenmeno de polarizacin solo se da con ondas transversales, no con longitudinales, implica una asimetra respecto del eje en la direccin de propagacinLa polarizacin elptica es la polarizacin de la radiacin electromagntica de forma que la punta del vector de campo elctrico describe una elipse en cualquier plano fijo, interseccionando, o es normal a, la direccin de propagacin.

Polarizacin por birrefringenciaLa birrefringencia, o doble refraccin, es un fenmeno complicado que se presenta en la calcita y en otros cristales no cbicos y en algunos plsticos sometidos a tensin como el celofn.

Polarizacin LinealEn cualquier punto del espacio, el vector del campo elctrico oscila arriba y abajo a lo largo de una lnea vertical, y se dice que la lnea esta linealmente polarizada Polarizacin por AbsorcinAlgunos cristales de los que se encuentran en la naturaleza, si se cortan de forma apropiada, absorben y transmiten luz de forma diferente dependiendo de la polarizacin de la luz. Estos cristales pueden utilizarse para obtener luz polarizada linealmente. Polarizacin por ReflexinCuando la luz no polariza se refleja en una superficie plana entre dos medios transparentes por ejemplo la que separa el agua y el aire, la luz reflejada esta parcialmente polarizada.

5.4 SISTEMAS PTICOS EN EQUIPO DE ANLISIS QUMICOTienen por objeto que la luz producida por una determinada fuente se amplifique para que sea visible desde largas distancias.Los mtodos pticos de anlisis qumico se definen como aquellos quemiden la radiacin electromagntica que emana o interacta con la materia.

5.5 APLICACIONESFluorescenciaUno de los principales usos de la fluorecencia en los estudios de la calidad del agua es el seguimiento del movimiento del agua y de la contaminacin. Esto se lleva a cabo aadiendo al agua medios altamente fluorescentes y detectando su movimiento por mediciones fluoroscpicas.

FSICA VOLUMEN 2, RENIK, HALLIDAY, KRANE, 5 EDICIN, CECSA.

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