Conceptos Fundamentales de Electricidad y Óptica: Baterías, Resistencias, Circuitos, Reflexión y Refracción

Conceptos Fundamentales de Electricidad

Batería

Si no hay pérdida de energía interna, la diferencia de potencial se llama fuerza electromotriz (FEM). Se considera que la diferencia de potencial entre las terminales de una batería es igual a su FEM.

Resistencia

Medida de la diferencia de potencial que se debe aplicar a través de un objeto para hacer que por él fluya una corriente de un ampere.

Ley de Ohm

• V: Diferencia de potencial entre los dos extremos del resistor.
• I: Corriente a través del resistor.

Tipos de Circuitos

• Circuito en paralelo: Intensidades distintas.
• Circuito en serie: Voltajes distintos.

Nodo

Punto donde se encuentran dos o más alambres que llevan corriente.

Resistencia Equivalente

• La resistencia en serie siempre es mayor en comparación con la resistencia individual más grande.
• La resistencia en paralelo siempre es menor en comparación con la resistencia individual más pequeña.

Regla de Nodos

La suma de todas las corrientes que llegan a un nodo debe ser igual a la suma de todas las corrientes que salen de dicho nodo. Si la entrada de corriente es positiva (+) y la salida de corriente es negativa (-), entonces la suma de las corrientes es igual a 0.

Conceptos Fundamentales de Óptica

Ley de Reflexión

• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se ubican en el mismo plano, llamado plano de incidencia.

Espejo Esférico

El foco principal (F) de un espejo esférico es el punto donde los rayos paralelos al eje óptico o central, y los más cercanos a este eje, están enfocados a media distancia entre el centro de curvatura y el espejo.

Tipos de Espejos

• Espejo cóncavo:
  • Objeto entre el foco y el espejo: Imagen virtual, derecha y aumentada.
  • Objeto detrás del foco: Imagen real e invertida.
• Espejo convexo: Produce una imagen virtual, derecha y disminuida.

Ecuación de los Espejos

\( \frac{1}{p} + \frac{1}{q} = \frac{-2}{R} = \frac{1}{f} \)

• p: Distancia del objeto desde el espejo.
• q: Distancia de la imagen desde el espejo.
• R o C: Radio de la curvatura del espejo.
• f: Distancia focal del espejo (\( f = -\frac{R}{2} \)).

Convenciones de signos:

• \( p \) es positiva (+) cuando el objeto está frente al espejo.
• \( q \) es positiva (+) para imágenes reales.
• \( q \) es negativa (-) para imágenes virtuales.
• \( f \) es positiva (+) para espejos cóncavos y negativa (-) para espejos convexos.
• \( R \) es positiva (+) para espejos cóncavos y negativa (-) para espejos convexos.
• Ampliación negativa (-) indica una imagen invertida.

Refracción de la Luz

Rapidez de la luz:

• Vacío: \( 2.998 \times 10^8 \) m/s.
• Aire: 1.0003.
• Agua: 1.33.
• Vidrio: 1.5.

La pérdida de rapidez se debe a la absorción y reemisión de la luz.