Los fenómenos electromagnéticos y su importancia
Comenzamos con la Inducción electromagnética...
A esta se le conoce como el fenómeno que origina una fuerza electromotriz (f.e.m) o voltaje en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético (la región del espacio donde se manifiestan acciones sobre las agujas magnéticas) variable o en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Por lo tanto, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida). La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo.
Experimentos de Oersted y Faraday...
Estos dos personajes dieron aportaciones muy importantes al electromagnetismo. Las investigaciones y experimentos que realizaron, se relacionaban mucho entre si.
La experiencia de Oersted demostró que la corriente eléctrica continua que circula por un conductor, produce un campo magnético alrededor del mismo. Por lo tanto, Faraday, pensó que un campo magnético podía producir una corriente eléctrica. ¿Ya ves porque se relacionan?. Ambas trataban el mismo tema, pero a la inversa.
Oersted:
- Su experimento es un conductor por el que se hace circular la corriente y bajo el cual se sitúa una brújula.
Faraday:
Michael Faraday se empezóo a interesar en los fenómenos eléctricos y repitió los experimentos de Oersted. Inmediatamente se planteo la siguiente cuestión "¿Sera posible que se obtenga electricidad del magnetismo?.
En poco tiempo, Faraday descubre la inducción de corrientes entre bobinas sin núcleo y la inducción de corrientes por un imán en las bobinas
¿Como se realiza el experimento? http://www.youtube.com/watch?v=Z1T3Q4_26Y8
Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.
Electroimán...
Es un imán cuyo campo magnético se produce mediante el paso de una corriente eléctrica. Esto es, un imán accionado por electricidad.El electroimán se comporta igual que un imán, con la diferencia de que su intensidad puede controlarse cambiando la intensidad de la corriente que circula o el número de espiras de la bobina. Además cuando se desconecta la batería y con ello se corta la corriente, desaparece el magnetismo.
Su historia...
El primer electroimán lo creó William Sturgeon en 1824. Conectó a una batería los extremos de un alambre conductor que había arrollado en 18 espiras alrededor de una barra de hierro dulce doblado en forma de herradura. El hierro al magnetizarse podía levantar un peso 20 veces mayor que el suyo.
Tres años después, Joseph Henry comenzó a mejorar el electroimán. Para conseguir mayor intensidad magnética aisló el cable conductor con seda y creó capas múltiples de cable alrededor del núcleo, distribuyendo las espiras más estrechamente y en un número mayor. De esta manera consiguió levantar un peso de 936 kg.
La teoría magnética acerca de cómo funcionan los electroimanes fue propuesta por primera vez por Pierre-Ernest Weiss en 1906. La teoría moderna mecánico-cuántica acerca del electromagnetismo la empezaron en los años 20 Werner Heisenberg y Lev Landau.
¿Donde podemos encontrar el electroimán?
- Altavoces y auriculares.
- Motores de combustión interna y motores eléctricos.
- Pantallas de televisión tradicionales.
- Telégrafo.
- Levantadores de peso en los desguaces.
- Puertas automáticas.
- Teléfonos tradicionales.
- Algunos trenes se alimentan con fuerzas electromagnéticas.
- Timbres de las puertas.
- Separadores de metales.
- Resonancias magnéticas médicas.
Composición y descomposición de la luz blanca...
La luz blanca es la suma de las vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda de 350 a 750 nanómetros, se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los átomos. La luz es partícula y onda, Newton logró descomponerla en sus colores espectrales por medio de un prisma.
La luz se comporta como materia y como onda. La energía del Sol llega a la Tierra en forma de ondas.
La óptica estudia el comportamiento de la luz. La luz viaja en línea recta por eso nuestros ojos perciben las imágenes de forma invertida.
En el arcoiris se descompone la luz blanca en sus distintos colores.
Espectro Electromagnetismo
¿Qué es?
Es el conjunto de ondas electromagnéticas que se encuentran
ordenados de acuerdo a su longitud de onda y frecuencias.
Características
·
El espectro electromagnético se extiende desde
las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga)
hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda
de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo.
·
Se piensa que el límite de la longitud de onda
corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la
longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el
espectro sea infinito y continuo.
Relación entre la frecuencia y longitud de onda
El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que
tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más 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 astrofísicas.
La energía electromagnética en una longitud de onda
particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía
fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de
cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones.
De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia
tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja
tienen una longitud de onda larga y energía baja.
Tipos de radiación
v
Ondas de radiofrecuencia
v
Microondas
v
Rayos infrarrojos
v
Luz visible
v
Rayos ultravioleta
v
Rayos X
v
Rayos Gamma
Espectro visible
El espectro visible es la zona del espectro electromagnético
que va desde los 380 a los 720 nanómetros de longitud de onda.
Las ondas situadas dentro de este marco producen estímulos
que el ojo humano medio percibe como “luz” y “color”. Las sensaciones
cromáticas varían con el predominio dentro de un haz de luz de ondas de una
zona determinada del espectro luminoso. Cuando predominan las ondas cercanas a
720, por ejemplo, la sensación es “luz roja”.
El espectro visible también se denomina "espectro
luminoso".
Longitudes de onda del espectro visible
El rango de longitudes de onda que el ojo detecta se
encuentra entre los 400 (violeta) y los 700 (rojo) nanómetros. Los colores que
se ven en este intervalo van de los de longitud más larga a los de longitud más
corta y son los siguientes: naranja, amarillo, verde, azul y añil (índigo).
Frecuencia del espectro visible
La frecuencia de la luz, es la cantidad de oscilaciones por
segundo y se calcula en hertz. Usando la ecuación f=c/lamba, donde
"c" es la velocidad de la luz (3 x 10^8 metros sobre segundo) y
"lamba", la longitud de onda de la luz (dada en metros), es posible
calcular el rango de frecuencias de la luz visible. Éste rango se extiende
desde los 7,5 x 10^14 (violeta) a los 4,3 x 10^14 (rojo) hertz.
Luz como onda y partícula
La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las
ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. La
luz es una radiación electromagnética. Las ondas electromagnéticas se
propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como
"velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c =
300000 km/s).
La luz como
partícula
Aunque la teoría ondulatoria es generalmente correcta cuando
describe la propagación de la luz, falla a la hora de explicar otras
propiedades como la interacción de la luz con la materia.
Cuando, en 1887, Hertz confirmó experimentalmente la teoría
de Maxwell, también observó un nuevo fenómeno, el efecto fotoeléctrico, que
sólo puede explicarse con un modelo de partículas para la luz:
El fotón: partícula de luz
Einstein ha contribuido enormemente a nuestro conocimiento
sobre la luz. No sólo demostró que la velocidad de la luz en el vacío
(aproximadamente 300.000 km/s) no puede ser superada, sino que introdujo la
idea del cuanto de luz.
En esencia la idea de Einstein consiste en considerar que la
luz está formada por partículas ya que los cuantos son pequeños
"paquetes" indivisibles de energía, a los que llamó fotones. Recuerda
que Newton planteó la idea de la luz compuesta de partículas, a las que llamó
corpúsculos. Los fotones pueden tener diferente energía dependiendo de su
frecuencia, así una radiación de frecuencia elevada está compuesta de fotones
de alta energía. La relación entre la frecuencia y la energía es:
E = hf
Donde E = energía ,h = constante de Planck y f = frecuencia.
Esta idea de Einstein explica por qué algunas radiaciones
como la ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma son perjudiciales para los
seres vivos. Recuerda que todas estas radiaciones se encuentran en la zona de
mayor frecuencia del espectro electromagnético, y por tanto tienen asociada una
energía muy alta que puede producir alteraciones en nuestras células e incluso
en nuestro ADN.
¡MUCHAS GRACIAS!
Fuentes de informacion:
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