Conceptos Fundamentales de Ondas y Electromagnetismo en Física
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Fenómenos Ondulatorios Fundamentales
Principio de Huygens
Según Christiaan Huygens, cada punto de un frente de ondas se considera foco secundario de nuevas ondas elementales. En todo momento, el nuevo frente es la envolvente de las ondas secundarias.
Reflexión de Ondas
La reflexión de una onda ocurre cuando, al chocar contra un obstáculo, experimenta un cambio de dirección o de sentido, volviendo por el mismo medio de llegada.
Leyes de la Reflexión
- La dirección de la propagación de la onda incidente, la reflejada y la recta normal a la superficie en el punto de contacto están en el mismo plano.
- El ángulo de la dirección de la propagación de la onda incidente con la recta normal es igual al ángulo de reflexión, es decir, el de la onda reflejada con la recta normal.
Refracción de Ondas
La refracción es el cambio de dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro en el que se modifica su velocidad de propagación.
Leyes de la Refracción (Ley de Snell)
- La dirección de propagación de la onda incidente, la refractada y la recta normal a la superficie están en el mismo plano.
- La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es la misma entre las velocidades de propagación en los dos medios. Esta es la Ley de Snell.
Difracción
La difracción es la distorsión de una onda cuando se interpone en su camino un orificio o obstáculo cuyo tamaño es menor o igual que el de su longitud de onda.
Interferencia
La interferencia es el encuentro en un punto del espacio de dos o más movimientos ondulatorios propagados en el mismo medio.
Principio de Superposición
Cuando un punto del medio es alcanzado por dos o más movimientos ondulatorios simultáneamente, se somete a tantos movimientos vibratorios como movimientos ondulatorios interfieran. La perturbación resultante es la suma vectorial de las perturbaciones que origina cada movimiento por separado.
Onda Estacionaria
Una onda estacionaria es el resultado de la interferencia de dos ondas de idéntica amplitud, frecuencia y longitud de onda que se propagan en la misma dirección y sentido contrario.
Conceptos Clave del Electromagnetismo
Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb describe la fuerza electrostática con la que interaccionan dos partículas cargadas eléctricamente. Esta fuerza es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Amperio
El Amperio es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Se define como la intensidad de corriente que, al pasar por dos conductores rectilíneos, paralelos, indefinidos y colocados en el vacío a 1 metro de distancia, provoca que interaccionen entre sí con una fuerza determinada.
Ley de Faraday de la Inducción Electromagnética
El valor de la fuerza electromotriz inducida es igual a la rapidez con la que varía el flujo magnético a través de la superficie limitada por el circuito, independientemente de las causas que provoquen esa variación del flujo.
Ley de Lenz
La Ley de Lenz establece que el sentido de la intensidad de la corriente eléctrica inducida es tal que el campo magnético creado por ella se opone a la variación del flujo magnético que la produce.
Ecuaciones de Maxwell: La Síntesis del Electromagnetismo
Las Ecuaciones de Maxwell recogen 4 ecuaciones fundamentales que relacionan los campos eléctricos y magnéticos con las cargas, corrientes y variaciones de los campos.
Las Cuatro Ecuaciones de Maxwell
- Ley de Gauss para el Campo Eléctrico: El flujo de un campo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica encerrada en la superficie dividida por la permitividad del medio.
- Ley de Gauss para el Campo Magnético: El flujo magnético a través de una superficie cerrada es igual a cero. Esto demuestra que las líneas de campo magnético son cerradas y que no existen los polos magnéticos aislados.
- Ley de Faraday: La variación del flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado produce en él una corriente eléctrica inducida. Demuestra que los campos magnéticos variables originan campos eléctricos.
- Ley de Ampere-Maxwell: Las corrientes eléctricas y los campos eléctricos variables dan origen a campos magnéticos.