Ecuación de la onda viajera

y = A sen ( Kx +- wt)

donde:
k - numero de onda (2 pi / landa)........landa = longitud de onda
w - frecuencia angular (2 pi / T)..........T = periodo de oscilación

Ondas

Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.

Existen diferentes tipos de ondas:

• Transversal: donde el movimiento del medio es perpendicular a la energía. Esta se divide en trepitatorio y oscilatorio

• Longitudinales: donde el movimiento del medio es paralelo a la propagación de la energía.

La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.

Las ondas tranversales tienen crestas y valles y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. En los dos tipos de ondas una partícula siempre se separa armónicamente de la posición de equilibrio.

Las ondas longitudinales se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios con resistencia a la flexión, como la superficie de un líquido, y en general medios rígidos.

Se clasifican en:
• Mecánicas : Son las que necesitan un medio para propagarse, como son: las ondas de sonido, las olas, sismo, etc.
• No mecánicas: No necesitan un medio para propagarse, como son: las ondas electromagnéticas ejemplo el radio, luz, microondas, etc.

Propiedades de las Ondas

• Reflexión: La ley de la reflexión se enuncia afirmando que, cuando un rayo de luz, o bien la dirección de propagación de un frente de ondas, se encuentra con una superficie, la onda reflejada lo hará con un ángulo igual que el de la onda incidente.
  
• Refracción: La ley de refracción nos ofrece el ángulo que adopta la propagación de la onda en el segundo medio, medido también respecto a la vertical a la superficie. Además los rayos de incidencia, reflexión y refracción se encuentran siempre en el mismo plano.
  

• Difracción: La difracción es un fenómeno característico de las magnitudes ondulatorias, caracterizado por la propagación ``anómala'' de dicha magnitud en las cercanías de un obstáculo o una abertura comparable, en tamaño, a su longitud de onda.

• Interferencia: Es la concurrencia de dos ondas en un punto del espacio. El resultado que se obtiene es otra onda, que es combinación de las ondas concurrentes.

Se divide en 3:

Constructiva - Cuando en un punto concurren dos ondas que tienen la misma frecuencia y están en fase la suma de las dos ondas da lugar a una onda de mayor amplitud.

Destructiva- Si en un punto concurren dos ondas que tienen la misma frecuencia y un desfase de p radianes (fase opuesta) el resultado es que ese punto vibrará con una amplitud menor, al menos, que la de una de las ondas incidentes y si las dos ondas fueran iguales el resultado sería que se anulan. En el caso de la luz puede dar lugar a que la concurrencia de dos rayos de luz produzca oscuridad.

Intermedia – 2 ondas se cruzan.

¿Dónde el campo magnético es más fuerte en la tierra?

En el siglo XIX Karl Gauss demostró que el campo magnético de la Tierra tenía su origen en su interior.
Convencionalmente los campos magnéticos se representan por líneas de fuerza, éstas son líneas que indican en todas partes la dirección del campo. La intensidad del campo se representa por la distancia que separa líneas de fuerza contiguas. En el lugar en que están muy juntas el campo es fuerte; donde están muy separadas, débil. El campo magnético de la Tierra es muy aproximadamente el de un dipolo magnético.
En la figura se muestran las líneas de fuerza para un campo dipolar, sobre impresionadas en la Tierra.


Hay dos puntos en donde las líneas de fuerza son verticales. Éstos son los polos magnéticos, si el dipolo está centrado en la Tierra éstos están a 180º el uno del otro. Los polos magnéticos de la Tierra están separados de los polos geográficos por alrededor de 18º. El Polo Norte está en las islas del norte de Canadá; el Polo Sur en la Antártida al sur de Tasmania. La intensidad del campo es, aproximadamente, de 0,6 gauss en los polos magnéticos y 0,3 gauss en el ecuador magnético. Actualmente, el campo magnético de la Tierra se aparta algo de un dipolo.

¿Dónde queda el Polo Norte Geográfico y el Polo Norte Magnético, y el Polo Sur Geográfico y el Polo Sur Magnético?

El Polo Norte geográfico es uno de los dos lugares de la superficie de un planeta coincidente con el eje de rotación; es opuesto al Polo Sur. Está situado en el Oceano Artico, donde el mar está cubierto por un casquete de hielo.
El Polo Norte magnético terrestre actualmente está situado a unos 1.600 km del polo Norte geográfico, cerca de la isla de Bathurst, en la parte septentrional de Canada, en el territorio de Nunavut. Aunque magnéticamente hablando no es exactamente un polo norte sino un polo Sur usualmente es llamado así para no confundirlo al hablar de temas relacionados con la navegacion ya que se usa para resaltar que se habla del Norte que marca la brújula y no el "real" que usualmente traen los mapas.
El Polo Sur Geográfico es definido como uno de los dos puntos donde el eje de rotación de la Tierra intercepta con su superficie. Sin embargo, el eje de rotación terrestre es susceptible a cambios, por lo que esta definición no es completamente precisa. El punto de proyección del Polo Sur Geográfico a la esfera celeste da lugar al polo celeste sur.
En la Tierra está situado sobre la Antartida, a aproximadamente 2.600 km del polo sur magnético. Está situado sobre una meseta llana, helada y ventosa a 2.835 m de altitud sobre el nivel del mar.
El Polo Sur Magnético se define como el lugar donde el campo magnetico del planeta es perpendicular a la superficie, y es un sitio muy cercano al polo sur geomagnético y al polo sur geográfico, aunque en un sentido estrictamente magnético es un polo norte, hacia el cual apunta el polo sur de una brujula.
El extremo de un magneto que apunta hacia el Polo Norte de la tierra es el "polo norte" del magneto y el otro extremo es el "polo sur". Como los polos iguales no se atraen, el Polo Norte Magnetico es, de hecho, un polo sur magnético, y el Polo Sur Magnético es, de hecho, un polo norte magnético.

¿Que genera el campo magnético de un imán?

Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales. La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético.

El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica está rodeada de un campo eléctrico, y si se está moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula.

En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos.

Campo Magnético de un Alambre Recto y Electroimán

Se nos dejo ver videos sobre los temas.




En el de campo magnético de un alambre recto se logro ver de esta forma:

y en el electroimán se vio de esta manera:

Glosarios de Videos

• Corriente Eléctrica.- Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material.
• Fuerza Magnética.- Es la parte de la fuerza electromagnética total que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Son producidas por el movimiento de partículas cargadas como los electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.
• Electricidad.- Fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. También se le denomina así a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que la usa en aplicaciones prácticas
• Magnetismo.- Fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
• Campo Magnético.- Región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo.
• Bobina Toroidal.- Una bobina toroidal consiste en un hilo conductor por el que circula una corriente I arrollado en forma de N espiras sobre un soporte toroidal.
  
• Solenoide.- Solenoide o bobina solenoidal consiste en un conjunto de N espiras por las que circula una corriente I arrolladas sobre un soporte cilíndrico de radio a y altura L
  
• Electrodinámica.- Es la rama del electromagnetismo que trata de la evolución temporal en sistemas donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento.
• Electromagnetismo.- Estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clark Maxwell.
• Ley de Ampere.- Explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.
• Flujo Magnético.- Es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las lineas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie.
• Inducción.- Fenómeno descubierto por Michael Faraday, por el cual una fuerza electromotriz se origina en un medio o cuerpo al exponerse éste a un campo magnético variable, o si el campo es estático y el cuerpo afectado móvil.
• Autoinducción.- Fenómeno por el que una corriente eléctrica que varía en el tiempo en un circuito eléctrico produce en el mismo circuito otra fuerza electromotriz inducida que se opone a la variación de la fuerza electromotriz.
• Óptica.- Estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexion, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia.
• Refracción.- Cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. Se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda.
• Dispersión.- Fenómeno por el cual un conjunto de partículas que se mueve en una dirección determinada rebota sucesivamente con las partículas del medio por el que se mueve hasta perder una dirección privilegiada de movimiento.
• Densidad.- Magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen.
• Flujo Eléctrico.- Medida del número de líneas de campo que atraviesan cierta superficie. Cuando la superficie que está siendo atravesada encierra alguna carga neta, el número total de líneas que pasan a través de tal superficie es proporcional a la carga neta que está en el interior de ella. El número de líneas que se cuenten es independiente de la forma de la superficie que encierre a la carga.
• Ondas electromagnéticas.- Forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.
• Campos eléctricos.- Es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.
• Luz .- Clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano. El término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético. La luz se mide en años luz
• Gravedad.- Es la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite.
• Velocidad de la luz .- La velocidad de la luz se mide por c=3x108 m/s
• Espejo flotante .- Con este experimento se pudo medir la luz
  
  

Inducción Magnética de Faraday

La ley de inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.

Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quién lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variación del flujo magnético.

En el video visto se muestra los campos magnéticos producidos por los imanes agregándole limadura de hierro

Campo Magnético

Vimos videos.

Los polos norte y sur de un imán son los puntos de concentración del campo magnético que los rodea, pero en realidad los campos magnéticos tienen tres dimensiones con el espacio que rodea al imán, por ejemplo una corriente eléctrica puede producir también un campo magnético, que es una corriente continua de electrones y forma a su alrededor un campo magnético, y dos campos magnéticos interactuando pueden producir movimiento.

Los campos magnéticos que rodean a los imanes y cables cuando fluyen por ellos corrientes eléctricas se producen de distintas maneras. Cuando fluye la corriente por un cable los electrones son impulsados de átomo en átomo, cada electrón en movimiento produce un diminuto campo que se extiende a su alrededor.

El campo magnético que se produce en un cable cuando llega corriente se intensifica cuando el cable forma un espiral, y cuando el centro de la espiral es de hierro el campo se intensifica aun mas al concentrarse el magnetismo y produce un electroimán que es mucho mas potente que un imán corriente que estos son útiles por que se pueden encender o apagar

por ejemplo esto lo utiliza los automóviles el motor se pone en marcha por una llave porque al girarla se completa el circuito y envía la corriente por el espiral, su campo atraviesa el de un imán cercano y este se pone en movimiento cerrando el circuito que impulsa la puesta en marcha. http://www.youtube.com/watch?v=GAq9vt0ACUU

Ley de Ampere

La Ley de Ampere relaciona el campo magnético con la corriente eléctrica que lo genera.

Se nos dejo ver video, y en el video dice que la corriente en un alambre rectilíneo crea circunferencias de campo magnético constante, y cuando el campo es constante en cada circunferencia se calcula fácilmente la integral de línea a lo largo de cada una, es igual a la constante multiplicada por la intensidad de corriente en el alambre. Ese resultado es el mismo para cualquier circunferencia alrededor del hilo y por esa razón para cualquier trayectoria alrededor del alambre. La integral de campo magnético a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es igual a:

Se refiere al nombre de ley de ampere y es una de las ecuaciones fundamentales del magnetismo.

http://www.youtube.com/watch?v=UJ6SBaNNvJw

La Velocidad de la Luz

De los numerosos experimentos ópticos y observaciones empíricas se desprende que la velocidad de propagación de la luz es independiente de la velocidad de su fuente.

El experimento que muestra con claridad la independencia de la velocidad de la luz respecto a su fuente es:

• El Efecto Sagnac, en cuanto rebatió definitivamente en su día la teoría balística de la luz.

La velocidad de la luz es constante e independiente de la de su fuente, entendiendo por velocidad local la que cumple las siguientes características:

• No alteración cualitativa ni cuantitativa del medio soporte.


• Desplazamiento medido desde dentro de su medio soporte, es decir, con origen de referencias solidario al medio soporte en el sentido del principio de relatividad de Galileo.

Si medimos la velocidad de la luz en la Tierra nos dará un valor; pero si medimos dicha velocidad desde fuera de la Tierra, por ejemplo el Sol, el valor nos tiene que cambiar; salvo que hagamos algún truco de magia o cambiemos el concepto de velocidad.

La velocidad de la luz es aditiva respecto a su sistema de referencia natural o sistema de referencia privilegiado.

Ley de Ohm

Esta ley nos dice que :

"la corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica"..

donde:

I es la corriente eléctrica

V la diferencia de potencial

R la resistencia eléctrica.

Vimos algunos videos , en donde uno nos muestra la ley de Ohm con ejemplos bien definidos, donde dice que la intensidad de corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a V e inversamente a R http://www.youtube.com/watch?v=VqmougF19fg

y otro que nos muestra un triángulo que hace referencia a la Ley de Ohmhttp://www.youtube.com/watch?v=sNVm-S_3hgk

Espectro Electromagnético

Es un conjunto de ondas que van desde las ondas con mayor longitud como las ondas de radio, hasta los que tienen menor longitud como los rayos Gamma, pasando por las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X.

Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa.


Las características propias de cada tipo de onda no solo es su longitud de onda, sino también su frecuencia y energía.

El espectro electromagnético se divide en: (empezando de con la que tiene mayor longitud de onda)

Leyes de Kirchoff

Fueron formuladas por Gustav Robert Kirchoff en 1845 y son dos:

• Ley de los Nodos o ley de corrientes

"La suma del valor de las corrientes entrantes a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes de dicho nodo".

Nodo le llamamos a un punto en el cual se juntan varios conductores.

La suma de todas las intensidades que entran y salen por un nodo es igual a 0

• Ley de las mallas o ley de tensiones

"La suma algebraica de las caídas de tensión en un circuito cerrado es igual a 0", significa que la suma de las tensiones aplicadas a las cargas, tiene que ser igual a la aplicada al sistema.

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.

Cuerpo Gris

Llamamos "cuerpo gris" a un tipo especial de superficie no negra en el que el poder emisivo monocromático es independiente de la longitud de onda de la radiación emitida, en el que Wl y Wn le dan el mismo cociente para todas las longitudes de onda de las radiaciones emitidas a la misma temperatura.

Esta definición de cuerpo gris no elimina la posibilidad de que el poder emisivo dependa de la temperatura de la superficie emisora. Las características de superficie gris la poseen en grado bastante elevado ciertos materiales, como la pizarra, etc.

Radiacion del Cuerpo Negro

El físico alemán Max Plank, descubrió la ley que gobierna la radiación de los cuerpos en equilibrio termodinámico. Según Plank, la intensidad de radiación para cada longitud de onda depende únicamente de la temperatura del cuerpo en cuestión.

El espectro de radiación (o intensidad para cada longitud de onda) al que llegó Plank tiene una forma característica así:

Los físicos designan este espectro con el nombre de Radiación de Cuerpo Negro.

Plank llegó a este resultado introduciendo el concepto de quantum de energía (es decir que la energía en la naturaleza sólo se puede intercambiar en paquetes con cantidades discretas). Este es el principio de la mecánica cuántica.

Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un modelo ideal físico para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro.

Efecto Fotoeléctrico

Es la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general) y se observa en los metales. . Si los electrones salen fuera de la sustancia el efecto fotoeléctrico se denomina externo.

Fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.

Hertz establece básicamente que electrones de una superficie metálica pueden escapar de ella si adquieren la energía suficiente suministrada por luz de longitud de onda lo suficientemente corta. Posteriormente Einstein le dio el significado correcto en 1905, en el que dice que un haz de luz se compone de paquetes de energía llamados cuantos de luz o fotones. Cuando el fotón choca contra un electrón en la superficie de un metal, el fotón le puede transmitir energía al electrón, con la cual podría este escapar de la superficie del metal.

El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar.

Se utiliza también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas.

Este efecto es también el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales.

Hay tres características fundamentales del efecto fotoeléctrico.

• La corriente fotoeléctrica de saturación (o sea, el número máximo de electrones liberados por la luz en 1 s) es directamente proporcional al flujo luminoso incidente.
  
• La velocidad de los fotoelectrones crece con el aumento de la frecuencia de la luz incidente y no depende de su intensidad.

• Independientemente de la intensidad de la luz el efecto fotoeléctrico comienza sólo con frecuencia mínima determinada (para el metal dado) de la luz que se denomina frecuencia de corte o umbral.
  
  Las tres características se interpretan fácilmente, basándose en la teoría cuántica de la luz.

Voltaje o Potencial Eléctrico

Es la energía que se puede guardar y se mide en volts.

Su formula es: V = U / q

La ecuación para saber el voltaje entre dos cargas es: V = K Q / r

La ecuación para saber el voltaje producido por una placa es: V = 2 pi K sigma d

Diferencia de potencial

Su formula es: cambio de Voltaje = V2-V1

Formula para caso de la carga: cambio V = K Q /r^2 -K Q/r^1=K Q(1/r2-1/r1)

Formula para caso de una placa:

Cambio V = 2 pi K sigma (d2-d1)
= 2 pi K sigma cambio X (cambio de posición de potencial)

Potencia: Energía usada en un determinado tiempo.

Su formula es: P = U/ t

Capacitadores

¿Qué son?
Un capacitador es como una pequeña batería. Aunque trabajan de maneras totalmente diferentes, los capacitadores y las baterías pueden almacenar energía eléctrica.

¿Cómo son?
Dentro del capacitador, los terminales se conectar a dos pletinas metálicas separadas por una sustancia no conductora, o dieléctrica. Puedes hacer fácilmente un capacitador con dos láminas de aluminio y un trozo de papel. No será particularmente un buen capacitador en términos de capacidad de almacenamiento, pero funcionará.

¿Qué es la capacitancia?
La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores o capacitores. Esta propiedad rige la relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este, mediante la siguiente ecuación:

C = Q / V

donde:
C = es la capacidad, medida en faradios
Q = es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios
V = es la diferencia de potencial, medida en voltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del capacitor considerado. Otro factor del que depende es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.

Capacitancia en un cuerpo humano
El cuerpo humano también se puede considerar un dispositivo eléctrico en cuyo interior hay electrones, por lo que también dispone de capacitancia.

Cuando el campo de capacitancia normal del sensor (su estado de referencia) es alterado por otro campo de capacitancia, como puede ser el dedo de una persona, los circuitos electrónicos situados en cada esquina de la pantalla miden la 'distorsión' resultante en la onda senoidal característica del campo de referencia y envía la información acerca de este evento al controlador para su procesamiento matemático.

Los sensores capacitivos deben ser tocados con un dispositivo conductivo en contacto directo con la mano o con un dedo, al contrario que las pantallas resistivas o de onda superficial en las que se puede utilizar cualquier objeto.

Diferentes capacitadores
Algunos tipos de capacitador que nos podemos encontrar, son los siguientes:

• De aire – Muy usados en circuitos de sintonía en radios.


• De mylar – Mas comúnmente usados en circuitos de tiempo como relojes, alarmas y contadores.

• De vidrio – son buenos para voltajes altos.

• De cerámica – Se usan para elementos de alta frecuencia como pueden ser antenas, rayos X, etc.


• Súper capacitadores – Estos dispositivos alimentan coches eléctricos e híbridos.
  

Energía Eléctrica

Sabemos que la energía eléctrica utilizada en nuestras casas, en la industria, etc, llega hasta nosotros por medio de corriente alterna. Esta corriente es producida en las grandes centrales eléctricas por generadores. Dichos generadores son parte de sistemas que transforman en energía eléctrica una cierta clase de energía.

Esta energía es muy favorable por:

• Su capacidad para transformarse con facilidad en otras formas de energía, ejemplo: lumínica: bombillas; calorífica: estufas.


• Es posible transportarla a largas distancias con bajos costes y rendimiento relativamente alto.

Las formulas que vimos de la energía eléctrica son:

• Energía Eléctrica de 2 cargas puntuales : U = K Q q / r


• Energía eléctrica de una placa cargada: U = q E d

MUTEC

En el museo se encontraban galerías, una era la galería de los descubridores, donde nos empiezan a hablar de sus descubrimientos y aportaciones hacia la ciencia, de sus ideas, como estas revolucionaron el mundo y gracias a ellas hoy vivimos como vivimos. Nos hablan de Thomas Edison, Albert Einstein, Alessandro Volta, Nikolas Tesla, Otto Van Guericke, Guglielmo Marconi, entre otros.

Benjamín Franklin
Descubrió que el rayo es electricidad, e invento el pararrayos, así como también muchos de los conceptos y términos que usamos actualmente como: conductor, descarga eléctrica, etc.
Las botellas de Leyden, al ser tocadas, producían una chispa y una descarga eléctrica. Sospechando que el rayo era una forma de electricidad similar a la chispa de la botella de Leyden, Franklin decidió intentar capturar la electricidad de un rayo en una de sus botellas.

Thomas Edison
Patento una gran cantidad de inventos entre ellos: el foco incandescente y el fonógrafo.

Alessandro Volta
En Italia a finales del siglo XVIII, realizo un curioso experimento, se coloco un pequeño disco de cobre contra un lado de la lengua, un disco de zinc contra el otro lado y luego los apretó hasta que sus bordes se juntaran. Entonces sintió un cosquilleo atreves de la lengua. Volta había producido una batería. Aplico lo que había aprendido para construir la primera batería: su pila voltaica. Finalmente el mundo tenía una fuente de energía eléctrica continua. Sin batería no funcionaria las linternas, computadoras, radios, celulares o ninguno de los aparatos que la gente usa en estos días.

Nikolas Tesla
Partidario de un tipo diferente de electricidad: corriente alterna que es una manera de electrificar diferentes aparatos y que ahora es lamas factible para electrificar ciudades.

Guglielmo Marconi
Transmitió un mensaje inalámbrico a través del océano atlántico desde Gran Bretaña hasta Terranova. Había nacido el radio.

Otto Von Guericke
Diseño el primer generador de electricidad estática.

Albert Einstein
Publico su revolucionaria tesis sobre la relatividad con su famosa ecuación E = MC2. También describió el efecto fotoeléctrico, que condujo al desarrollo de las celdas solares.

Seguimos con la explicación de cada uno de los diferentes aparatos que tenían en el museo, que trataban de electricidad, magnetismo, así como también las diferentes tipos de energía. Todos estos se muestran a continuación.

La Maquina de Wimshurts
Creada en 1882 por el ingles Wimshurts, esta maquina genera electricidad estática haciendo girar unos discos en direcciones opuestas. Luego unos cepillos metálicos recogen la carga y la almacenan en las botellas de Leyden. Una vez que se acumula suficiente carga, esta salta entre las “esferas de descarga” causando una chispa.

Mensajes eléctricos
En 1831, Joseph Henry al encender y apagar la batería en un extremo del circuito, podía enviar señales de larga distancia al electroimán ubicado en el otro extremo, haciendo que sonara una campanilla o que una varilla metálica diera golpecitos. Había inventado el telégrafo. Samuel Morse patento el invento de Henry y en 1844 abrió una línea telegráfica permanente entre Baltimore y Washington, D.C

Generador de Van de Graff
Este pequeño aparato produce grande cantidades de cargas electrostáticas las cuales son producidas por la banda al rozar solamente los rotores.

Brújula
Una brújula no es más que un pequeño imán en barra con un pivote en el centro. El imán apunta hacia el polo norte magnético de la Tierra. Pero el polo norte magnético no es el mismo que el polo norte geográfico; el norte magnético esta a unos cuantos cientos de kilómetros mas al sur y cambia constantemente. No obstante, ambos están lo suficientemente cerca como para evitar que nos perdamos.

Los imanes en los motores eléctricos.
Si se coloca una bobina de alambre entre los polos de dos imanes y se hace pasar una corriente eléctrica a través de la bobina, las fuerzas de atracciones y rechazo de los imanes harán girar la bobina. Así funciona un motor eléctrico. En este experimento se muestra como los polos opuestos se atraen y los semejantes se repelen.

En la mayoría de las centrales eléctricas, unos chorros de vapor de alta presión hacen girar unas turbinas gigantes que a su vez, hacen girar las bobinas de alambre dentro de los generadores. Pero para producir el vapor que hace girar las turbinas necesitamos energía de otra fuente.
Generalmente a fin de producir el calor necesario para hacer hervir el agua y generar vapor se queman combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo.

La energía de los combustibles fósiles es confiable, eficiente y relativamente económica. Pero contamina la atmósfera y no es renovable. Cuando los combustibles fósiles se agotan, no hay forma de volver a crearlos.

A veces, la energía liberada por la división de los átomos de un material radiactivo como el uranio provee calor para crear el vapor que luego genera la electricidad.
La energía nuclear es eficiente, confiable y no contamina la atmósfera. Pero no es renovable, y los desechos nucleares son peligrosos y deben almacenarse cuidadosamente.
A veces, el vapor que surge de las profundidades de la Tierra puede generar electricidad directamente.
La energía geotérmica no contamina, y una vez construida la central eléctrica, el suministro de energía prácticamente no tiene ningún costo. Pero son pocos los lugares que proveen energía geotérmica. Y si bien esta energía es renovable, a veces un sitio puede agotarse por décadas.

Energía Hidroeléctrica
Esta es una maqueta vista por dentro de la planta que se encuentra en Nayarit, genera por si sola demasiada electricidad.
La energía hidroeléctrica posee aprox. el 20% de la electricidad del mundo.
La energía hidroeléctrica no contamina y una vez construida una presa, el suministro de energía prácticamente no tiene ningún costo y es renovable.

A veces el viento puede reemplazar al vapor o al agua para accionar los generadores eléctricos. Las torres de viento utilizan la energía del viento que sopla a través de grandes hélices llamadas turbinas de viento, haciéndolas girar como molinetes gigantes. Las turbinas de viento hacen girar los generadores para producir electricidad.
La energía eólica es gratis, no contamina y es renovable.

Cuando pasa la corriente.....se produce imantación

En este experimento se tenía que hacer girar la manivela para hacer que pase corriente eléctrica por la bobina.
Cuando se gira el generador produce corriente eléctrica. La corriente pasa por la bobina, que se convierte en un imán denominado electroimán. Y como todos los imanes atraen los objetos de hierro, mientras más deprisa se gira la bobina, mas atrae esta los objetos.

Para que pase la corriente.....el circuito debe ser conductor de la electricidad

Aquí había materiales aislantes y materiales conductores. Entonces teníamos que ver cuales eran cada uno de ellos, todo esto con el fin de que pasara la corriente.

La Pila Humana
En la imagen se muestra un experimento, donde teníamos que poner las manos sobre las placas para producir una tensión eléctrica.
En este circuito, el cuerpo desempeña la función de un compuesto químico. En reacción con el zinc y el cobre, produce una tensión eléctrica minúscula que se mide en mili voltios. Esta tensión depende en gran cantidad de la humedad de las manos. Mientras mas seca se encuentra menor será la tensión.

¿Que hay dentro de una pila?

Se tenía que buscar los 2 electrodos sumergidos en el agua que ocasionaban una tensión eléctrica. En este experimento 2 materiales diferentes están en contacto con una tercera sustancia llamada electrólito. La reacción química entre los diferentes elementos produce una corriente eléctrica.

Pilas Apiladas

Teníamos que colocar las pilas en el sentido correcto para que los aparatos funcionen. Mientras más pilas se utilicen, más elevada es la tensión.

Cuando pasa la corriente....se produce calor

En este experimento se tenía que girar la manivela para producir una corriente eléctrica y que se caliente uno de los alambres.
Cuando se gira el generador, este produce una corriente eléctrica. Esta corriente se transmite por el alambre y lo calienta. Si se gira lentamente, la corriente es débil y el alambre se calienta poco. Cuanto más deprisa se gira, mas fuerte es a corriente y mas se calienta el alambre.

Cuando pasa la corriente .....se produce electrólisis

Se gira la manivela para hacer pasar la corriente eléctrica entre los 2 electrodos.
Al hacer pasar la corriente por una solución con vinagre, se producen burbujas. Este fenómeno se llama electrólisis. El oxigeno del agua produce las burbujas grandes que se forman sobre un electrodo. El hidrógeno del agua produce las burbujas pequeñas que se forman sobre el otro electrodo.

Para que pase la corriente ..........debes conectar el aparato a la pila

Aquí, teníamos que intentar hacer funcionar un aparato cada vez.
Porque para que un aparto funcione, se necesita conectar cada uno de sus extremos a un polo de una pila. Si se crea un circuito sin pila, la corriente no pasa.

Para que pase la corriente.........el circuito debe de estar cerrado

Se necesitaba intentar encender el foco accionando los interruptores.
Para que la corriente pase al foco, el circuito debe de estar perfectamente cerrado. Si hay algún corte, no hay corriente y, por lo tanto, tampoco luz.

Constante de Planck

Es una constante física que se encuentra simbolizada con la letra h, y representa al cuanto elemental de acción. Es la relación entre la cantidad de energía y de frecuencia asociadas a un cuanto o a una partícula. También es utilizada al medir la energía de los fotones, tal como en la ecuación E = hν, donde:
E = energía
h = constante de Planck
ν = frecuencia de la onda lumínica

Se utiliza para describir la cuantización, un fenómeno que ocurre en las partículas elementales subatómicas como electrones y fotones en los cuales ciertas propiedades físicas ocurren en cantidades fijas, en lugar de tomar un rango continuo de posibles valores.

Postulados de Bohr

En 1913, Niels Bohr desarrolló su célebre modelo atómico de acuerdo a cuatro postulados fundamentales:

• Los electrones orbitan el átomo en niveles discretos y cuantizados de energía, es decir, no todas las órbitas están permitidas, tan sólo un número finito de éstas.

• Los electrones pueden saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados intermedios.
  
  
• El salto de un electrón de un nivel cuántico a otro implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (foton) cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas.
  

• Las órbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados del momento angular orbital L de acuerdo con la siguiente ecuación:
  Donde n = 1, 2,3,… es el numero cuantico angular o número cuántico principal.
  La cuarta hipótesis asume que el valor mínimo de n es 1. Este valor corresponde a un mínimo radio de la órbita del electrón de 0.0529 nm. A esta distancia se le denomina radio de Bohr.

Se nos enseño la formula para los postulados de Bohr, la cual es:

mevr = nh/2pi

donde:

n = numero de órbita

h = numero de plank.....................h = 6.61 x 10 ^ -34 N * m

Átomo de Bohr

Modelo Atómico de Bohr

Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos. La presente investigación va a presentar el modelo atómico de Bohr.

El físico Niels Bohr intentaba realizar un modelo atómico (modelo atómico es una representación que describe las partes que tiene un átomo y como están dispuestas para formar un todo) capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.

Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón.

En el modelo atómico, los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo.

Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.

Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.

Los electrones no radian durante todo el tiempo en que describen sus órbitas; solamente cuando el electrón salta de una órbita a otra, más cercana del núcleo, lanza un cuanto de luz, un fotón. Son los fotones los que engendran las rayas espectrales.

Línea del tiempo del Átomo

• Siglo V a.C. - Demócrito postuló que el Universo estaba compuesto por partículas muy pequeñas e indivisibles, que llamó "átomos".
  
• Demócrito y Leucipo fundan la Escuela Atomista. Plantean la idea de ATOMO (a=sin, tomo = división).
  
• 1808 Jhon Dalton propone la 1ª Teoría Atómica, representando al átomo como una esfera compacta indivisible e indestructible.
  
• 1850 Williams Crookes al trabajar con tubos de descarga descubre los rayos catódicos.

• 1886 Eugen Golsein al trabajar con tubos de descarga de cátodo perforado descubre los rayos canales. Los rayos canales se veían afectados por campos eléctricos y magnéticos interpuestos en su trayectoria, lo que demostraba que estaban compuestos por partículas con masa y provistas de una carga eléctrica positiva.

• 1895 Wilhelm Roentgen al trabajar con los rayos catódicos descubre los rayos X.

• 1896 Henri Becquere al estudiar la fluorescencia que emitía un mineral de uranio descubre casualmente la Radioactividad, propiedad de los átomos de ciertos elementos a desintegrar su núcleo espontáneamente generando partículas y/o radiaciones. A estos elementos se les llamo, Elementos radioactivos y esas emisiones se les llamo Emisiones Radioactivas (partículas alfa, partículas beta, rayos gamma).

• 1897 Joseph Thompson al trabajar con los rayos catódicos concluyo que estos rayos al ser afectados por un campo electro-magnético y dirigirse hacia el ánodo debían ser partículas con carga negativa, las que posteriormente se llamaron Electrones. Gracias a estas observaciones Thompson postula su modelo atómico de la materia conocido como el Budín de Pasas.
  


• 1911 Rutherford propone su modelo atómico de la materia, donde plantea que los electrones giran alrededor del núcleo describiendo orbitas circulares.

• 1918 Las partículas con masa y provistas de una carga eléctrica positiva fueron identificadas por Ernest Rutherford al bombardear nitrógeno con partículas alfa y les asignó el nombre de protones.
• Después del experimento de Rutherford de la lámina de oro, los físicos y los químicos pensaban que en los núcleos atómicos deberían de existir, además de los ya descubiertos protones, otras partículas sin carga eléctrica. El mismo Rutherford propuso su existencia en 1918, Chadwick (que había sido alumno de Rutherford) reportó sus resultados, interpretándolos como evidencia de la nueva partícula neutra a la que se le llamó neutrón.
• 1976 - El leptón fue descubierto por Martin Perl y sus colaboradores. Ya que este leptón es la primera partícula registrada de la generación, fue completamente inesperada

Energía Potencial Eléctrica y Potencial Eléctrico

La Energía Potencial Eléctrica o Energía Acumulada, es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar trabajo, es la energia almacenada en un cuerpo.

Su formula es:

U = K Q q /r J


La energía potencial eléctrica por unidad de carga es el cociente de la energía potencial eléctrica total entre la cantidad de carga. En cualquier punto la energía potencial por unidad de carga es la misma, cualquiera que sea la cantidad de carga.
El concepto de energía potencial por unidad de carga recibe un nombre especial: potencial eléctrico.La unidad que mide el potencial eléctrico es el volt.

Así como también, vimos la formula para sacar los radios de los átonos de Bohr, la cual es:
r = rB z n^2
donde:
rB = 0.5 Amstrons
z = número atómico
n = órbita

Ley de Gauss

Hacía 1835 el fisico aleman Carl Friedrich Gauss estableció la “Ley de Gauss” la cual nos señala que : la relación entre la carga eléctrica encerrada en una superficie y el flujo de su campo eléctrico, a través de la misma.

Esta ley nos dice que el flujo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual al cociente entre la carga (q) o la suma de las cargas que hay en el interior de la superficie, dividida por la constante ε0.

Para aplicar la ley de Gauss es necesario conocer previamente la dirección y el sentido de las líneas de campo generadas por la distribución de carga.

Utilizando la ley de Gauss, uno puede calcular el campo eléctrico debido a varias distribuciones de carga simétricas, por lo tanto está ley es más conveniente que la de Coulomb para cálculos de campos eléctricos de distribuciones de carga altamente simétricos; además sirve como guía para comprender problemas más complicados.

Al igual que para el campo eléctrico, existe una ley de Gauss para el magnetismo que establece que el flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada siempre es cero.

Campo Eléctrico

Una forma de interpretar la ley de Coulomb consiste en la introducción del concepto de campo eléctrico.

El campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas, en donde el flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

Su formula es:

Vector E = vector F / q .......N/C ..............................ó..................... (K Q / r^2) r

Los campos eléctricos se generan por las cargas.

Las cargas entre mas lejos estén mayor sera el campo eléctrico y entre mas cerca menor sera el campo eléctrico.

Cuando se tiene mas de dos cargas, cada una con un campo eléctrico E1, E2, ....el campo eléctrico total se encuentra con el principio de superposición y este usa vectores.

Vector E total = vector E1 + vector E2 + vector E3 +......

Campo eléctrico de una placa cargada

La formula para encontrarlo es: E=2 pi K sigma

donde: sigma = densidad de carga

sigma = Q/A [C /m ^2]

Aplicaciones de Campo Eléctrico

• Las señales de radiodifusión como la TV o la radio son campos eléctricos radiados que viajan por el espacio. Estos campos eléctricos que son ondas se emplean para transmitir señales de información a distancia sin necesidad de cables.
  
• El radar es un ejemplo ya que manda una señal (una onda con campo eléctrico) y la capta un avión. La señal rebota y vuelve al radar. Por el tiempo que ha tardado el radar localiza la distancia y la posición del objetivo.
  

• El microondas utiliza una señal electromagnética y se puede considerar un ejemplo de campo eléctrico ya que la señal electromagnética incluye un campo eléctrico, que funciona a la frecuencia de resonancia del agua, esto quiere decir que sólo las moléculas de agua vibran haciendo que aumenten su energía y se rompan haciendo que se evaporen.
  
  




• La impresora - Unas gotas de tinta de una impresora componen las letras gracias a la aplicación de un campo eléctrico que le manda la posición exacta en el papel.
  

• El rayo porque de una manera física se puede decir que un rayo es la reacción eléctrica causada por la saturación de cargas electro estáticas que han sido generadas y acumuladas progresivamente durante la activación del fenómeno eléctrico de una tormenta