La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenomeno fisico y a la invención de artefactos para su uso práctico.

El fenómeno en sí, fuera de su relación con el observador humano, no tiene historia; y si se la considerase como parte de la historia natural, tendría tanta como el tiempo el espacio, la materia y la energia. Como también se denomina a la ELECTRICIDAD rama de la ciencia que estudia el fenómeno y a la rama de la tecnologia que lo aplica, la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la tecnologiaque se ocupa de su surgimiento y evolución.

Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el  año 600 a. C.,  cuando el filòsofo griego Tales de Mileto observó que frotando una varilla de àmbar con una lana o piel, se obtenían pequeñas cargas que atraían pequeños objetos, y frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de magnesia se encontraban las denominadas piedras de magnesia, que incluían magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en español a imàn) y magnetismo derivan de ese topónimo.

La electricidad es una propiedad física que se manifiesta por la atracción o repulsión entre las partes de la materia. Esta propiedad se origina en la existencia de electrones (con carga positiva) o protones (con carga negativa).

QUE ES EL ATOMO

Los átomos, electrones, neutrones y protones son los bloques de construccion básicos de la materia. Los neutrones y protones forman el núcleo de un átomo, mientras que los electrones se mueven alrededor del núcleo. El número de estas partículas que conforman un átomo es lo que ayuda a diferenciar los elementos uno de otro, con los elementos que contienen más protones listados más alto en la tabla periódica

Átomo

Un átomo consta de un núcleo que contiene neutrones y protones, así como electrones que orbitan el núcleo. Esta particula similar a un punto es el objeto mas pequeñoque puede retener las propiedades de un elemento. Y no puede ser separado o dividido por ningún método químico.

Electrón

Un electrón está atado al núcleo del átomo y gira en órbita alrededor de él. Esta partícula indivisible tiene una carga negativa, frecuentemente referida como "menos 1". Su masa es 1/1,837 de la masa de un protón.

 Neutrón

Localizados en el núcleo de los átomos, los neutrones tienen una masa ligeramente menor que la de los protones. Esta partícula indivisible obtiene su nombre del hecho de que no tiene carga eléctrica. Es 1.839 veces el tamaño en masa de un electrón.

Protón

Los elementos obtienen su número atómico en base al número de protones que se encuentran en cada átomo. Esta partícula indivisible en el núcleo de un átomo tiene una carga positiva, referida como "1" en la escala de peso atómico. Un protón tiene una masa 1.837 veces más grande que la de un electrón.

Carga Eléctrica

La unidad de carga eléctrica es el Culombio (abreviado C). La materia ordinaria está hecha de átomos que tienen un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente rodeando al núcleo. La carga está cuantizada en múltiplo de la carga del electrón o protón:
   

LA CARGA DE UN PROTON ES:

carga positiva - 1.6 x 10^ -19 coulombs 
masa 1.67 x 10^ -24 g 

LA CARGA DE UN NEOTRON ES:                                                    

carga 0 o neutra 

masa 1.68 x 10^ -24 g 

LA CARGA DE UN ELECTRON ES:

carga negativa - 1.6 x 10^ -19 coulombs 

masa 9.1 x 10^ -28g                                                                        

Formas de electrizar un cuerpo y sus ejemplos

FROTACION

El frotamiento, el contacto y la inducción son tres de las formas más empleadas para electrizar un cuerpo.

Los cuerpos electrizados por  frotamiento producen pequeñas chispas eléctricas si el cuerpo es obscuro se verán las chispas además de escucharse un ion se forma cuando un átomo presenta desigualdad entre el numero de cargas electricas, esto es, cuando esta electrizado.La electrización por frotamiento se obtiene cuando dos cuerpos de diferente material son frotados entre si.

Por ejemplo:

Utilizando un simple globo frotándolo en el cabello largo por un tiempo medio se produce la electrización que provoca  que el globo atraega al cabello y esto es lo que pasa el globo adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por el cabello, con lo cual se satura de cargas negativas.

CONTACTO

Este fenómeno se origina cuando un cuerpo saturado de electrones sede algunos a otro cuerpo con el cual tiene contacto pero si un cuerpo que no tienen electrones o con carga positiva se une con otro atraerá parte de los electrones de dicho cuerpo y cuando un cuerpo posee algún tipo de carga eléctrica y se pone en contacto las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre sI.

Ejemplo:

Si se frota un globo en el cabello y se pone sobre una hoja

INDUCCION

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que esta neutro cuando acercamos un cuerpo electrizado a una neutro como resultado de esta relación la redistribución de cargas se ve alterada la carga con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acerca a este

Cuando un campo eléctrico es acercado a un cuerpo neutro, este adquiere una carga del mismo signo que la del campo eléctrico; si se mantiene el campo eléctrico cerca del cuerpo llegara un momento en que estos se rechacen, pues ambos tendrán carga eléctrica del mismo signo. Esta forma de electrizar un cuerpo se denomina inducción.

¿POR QUE UN GLOBO GENERA ELECTRICIDAD AL FROTAR CON EL CABELLO?

Uno de los primeros proyectos de cienciaque muchos niños realizan es sobre la electricidad estática. Los globos suelen ser usados para demostrar este punto porque pueden cambiar cargas fácilmente. Un globo frotado contra la cabeza de una persona o una alfombra puede generar una carga estática que hará que el globo se pegue a objetos cargados positivamente. Los niños aman jugar con globos y hacer que los pelos de su cabeza se paren, razón por la cual este proyecto aún sigue utilizándose ampliamente.

Átomos

Todo objeto está conformado por un conjunto de átomos. Los globos no son una excepción. Cada átomo contiene protones, neutrones y electrones. Los diferentes objetos tienen un número diferente de estos átomos. Cuando los átomos son agitados, pueden transferirse entre objetos.

Cargas

Cada átomo tiene una carga diferente dentro de un globo. Los protones tienen carga positiva, los neutrones tienen carga neutra, y los electrones tienen carga negativa. El número diferente de estos átomos dentro de un globo determina la carga general del mismo. En general, un globo tiene una carga neutral o positiva. Las diferentes fuerzas externas al globo pueden cambiar la carga del mismo.

Electricidad estática

Cuando un globo se carga negativamente, se genera electricidad estática. Este proceso tiene lugar cuando el globo es frotado contra otro objeto, como el cabello o una pared, o incluso una alfombra. Durante este proceso, algunos de los protones y neutrones dejan el globo y se pegan al otro objeto. Esto deja al globo con una carga negativa, lo que resulta en electricidad estática.

Transferencia de electrones

La electricidad estática crea un exceso de electrones dentro del globo. Esto le da una carga general negativa. Un globo cargado negativamente intentará atraer a los protones y neutrones nuevamente dentro del globo. Éste quiere recibir suficientes átomos para recuperar su equilibrio y eliminar la carga negativa. Esto es lo que hace que el cabello se pare si se lo frota contra un globo, que el papel se pegue a un globo cargado estáticamente o que un globo se pegue a la pared. Este proceso tiene lugar porque los átomos cargados positiva y negativamente se atraen entre sí en busca de lograr el equilibrio.

¿QUE ES MAS PELIGROSA LA CORRIENTE

DE  UNA  PILA  O  LA  CORRIENTE  DE  TU

CASA?

¿Una corriente de intensidad 0,1 A puede matar a una persona?

 La corriente en una instalación  eléctrica de una vivienda es con frecuencia 100 veces superior a ese valor y sin embargo muchas descargas electricas en una casa no son mortales.

Primero, esas corrientes tan grandes que circulan por los cables de una casa, no van a matar a nadie. Si en mi casa conecto todos los electrodomèsticos, enciendo todas las luces, y enchufo todo lo que se me ocurra, tendremos una gran corriente circulando por el cable de red por el que nos da servicio la compañía eléctrica. Pero esa corriente se va bifurcando por todo el sistema de cableado de la casa donde cada cable llevara la corriente según la formula I = V/R, donde V son los 220V y R es la resistencia de la lavadora, microondas, bombilla, etc, etc., por lo tanto la corriente alterna un pulso positivo y un puso negativo permitiendo que te puedas soltar de un cable electrificado, solo cuando la corriente es muy grande es cuando es peligrosa.

La corriente directa a simple vista no es dañina, muchas veces tocamos las pilas sin que suceda nada, pero cuando la corriente es grande, como este tipo de corriente no tiene pulsos y si llegamos a tocar un cable con corriente directa esta ya no te suelta puesto que no hay cambios de pulsos y la corriente llega directo a los músculos como el del corazón provocando inmediatamente un paro cardiaco, por lo tanto es mas peligrosa la corriente directa

GENERACION DE ELECTRICIDAD

Una central electrica es una instalación capaz de convertir la energìa mecànica en energìa elèctrica.

Las principales  fuentes de energìa son el agua, el gas, el uranio, el viento y la energia solar. Estas  son fuente de energía primaria ya que son los que permiten  mover los álabes de una turbina, que a su vez está conectada en un generador eléctrico.

Tipos de centrales eléctricas

La  clasificación de  las centrales eléctricas es en función de la fuente de energia primaria que utilizan para producir la energia mecánica necesaria para generar electricidad: 

• Centrales  hidroeléctricas: el agua de una corriente natural o atificial, por el efecto de un desnivel, actúa sobre las palas de una turbina hidráulica.
• Centrales térmicas convencionales: el combustible fósil (carbón, fueloil o gas) es quemado en una caldera para generar energía calorífica que se aprovecha para generar vapor de agua. Este vapor (a alta presión) acciona las palas de una turbina de vapor, transformando la energía calorífica en energía mecánica.
• Centrales térmicas de ciclo combinado: combina dos ciclos termodinámicos. En el primero se produce la combustión de gas natural en una turbina de gas, y en el segundo, se aprovecha el calor residual de los gases para generar vapor y expandirlo en una turbina de vapor.
• Centrales nucleares: la fisión de los átomos de uranio libera una gran cantidad de energía que se utiliza para obtener vapor de agua que, a su vez, se utiliza en un grupo turbina-alternador para producir electricidad.
• Centrales eólicas: la energía cinética del viento se transforma directamente en energía mecánica rotatoria mediante un aerogenerador.
• Centrales termoeléctricas solares: la energía del Sol calienta un fluido que transforma en vapor otro segundo fluido, que acciona la turbina-alternador que consigue el movimiento rotatorio y así, generar electricidad.
• Centrales de biomasa o de residuos sólidos urbanos (RSU): utilizan el mismo esquema de generación eléctrica que una central térmica convencional. La única diferencia es el combustible utilizado en la caldera, que proviene de nuestros residuos.

LEY DE COULOMB

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

Campo eléctrico

Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define como la fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga esté inmóvil en ese punto. La carga de prueba debe de ser insignificante para evitar que su propio campo afecte el campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los campos magneticos. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con con magnitud y dirección. Específicamente, es un campo vectorial.

POTENCIAL ELECTRICO

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde 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 unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. 


Considérese una carga puntual de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de pruebalocalizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
De manera equivalente, el potencial eléctrico es 

Trabajo eléctrico y energía potencial eléctrica

Considérese una carga puntual q en presencia de un campo eléctrico. La carga experimentará una fuerza eléctrica. Se define como el trabajo "W"


Ahora bien, si se pretende mantener la partícula en equilibrio, o desplazarla a velocidad constante, se requiere de una fuerza que contrarreste el efecto de la generada por el campo eléctrico. Esta fuerza deberá tener la misma magnitud que la primera, pero sentido contrario, es decir:(1)

Diferencia de Potencial eléctrico

Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

El trabajo uede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación 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 eléctrico esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir el potencial eléctrico en un punto poniendo  eliminando los índices:
                                                            
siendo el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba es de el infinito al punto en cuestión.
 

CAMPO ELECTRICO

Es más útil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la carga q en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campo eléctrico creado por la carga Q.

El punto P puede ser cualquiera del espacio que rodea a la carga Q. Cada punto P del espacio que rodea a la carga Q tiene una nueva propiedad, que se denomina campo eléctrico E que describiremos mediante una magnitud vectorial, que se define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva imaginariamente situada en el punto P. La unidad de medida del campo en el S.I. de unidades es el N/C

En la figura, hemos dibujado el campo en el punto P producido por una carga Q positiva y negativa respectivamente.

Relaciones entre fuerzas y campos

Campo eléctrico de una carga puntual

El campo eléctrico de una carga puntual Q en un punto P distante r de la carga viene representado por un vector de

• módulo vale 

• dirección radial

• sentido hacia afuera si la carga es positiva, y hacia la carga si es negativa

El potencial del punto P debido a la carga Q es un escalar y vale

Un campo eléctrico puede representarse por líneas de fuerza, líneas que son tangentes a la dirección del campo en cada uno de sus puntos.

CORRIENTE ELECTRICA

El termino corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad tienen que ver con corrientes eléctricas. 

Definición de corriente eléctrica

Corriente:Intensidad del flujo de electrones que pasan a traves de un conductor esto es en un determinado tiempo

Siempre que se mueven cargas eléctricas de igual signo se establece una carga electrica. Para definir la corriente de manera más precisa, suponga que las cargas se mueven perpendiculares a una superficie de área A, como en la figura 1. (Esta sería el área de la sección transversal de un alambre, por ejemplo.) La corriente es la tasa a la cual fluye la carga por esta superficie. Si ΔQ es la cantidad de carga que pasa por esta αrea en un intervalo de tiempo Δt, la corriente promedio,  es igual a la carga que pasa por A por unidad de tiempo:

RESISTIVIDAD

Por lo tanto, la resistencia eléctrica de un conductor depende de la naturaleza del material, de su longitud y de su sección, además de la temperatura.

A mayor longitud, mayor resistencia. A  mayor sección, menos resistencia. A mayor temperatura, mayor resistencia.

Para calcular el valor de la resistencia que ofrece un material específico, con largo y grosor definidos,  se aplica a fórmula

Léase: Resistencia ( R )  es igual al producto de rho (ρ) por la longitud (L) del conductor dividido o partido por la sección o grosor (área)  (S) del conductor.

Donde ρ (rho) es una constante (conocida y que depende del material), llamada resistividad.

L, es el largo o longitud (en metros) del cable o conductor, y S, es la sección o grosor (en mm²) del cable o conductor

Para información, he aquí un cuadro con algunos valores para ρ (rho), según el tipo de material conductor:

TABLA DE RESISTIVIDAD

Ahora bien, para calcular valores de resistencia sabemos que la constante de resistividad (ρ) es conocida, por lo tanto debemos abocarnos a conocer (averiguar, descubrir o calcular) tanto el largo del conductor (L)  como la sección (grosor, en mm²) del mismo, ya que como dijimos:

A mayor longitud, mayor resistencia. 

A menor longitud, menor resistencia

A  mayor sección, menos resistencia.

A menor sección, mayor resistencia

Analizadas estas cuatro afirmaciones, tenemos que:

El valor de una resistencia es directamente proporcional al largo del conductor e inversamente proporcional a la sección del mismo.

Gráficamente, lo anterior sería:

	Conductor más largo, mayor resistencia
	Conductor más corto, menor resistencia
	Sección o área mayor (conductor más grueso) menor resistencia
	Sección o área menor (conductor más delgado), mayor resistencia

Variación de la resistencia con la temperatura

Es por este motivo que el circuito sistema que contenga estos elementos, debe funcionar en ambientes donde latemperatura sea normal y constante. Si no fuera así y la temperatura en el lugar donde está el elemento, varía a una temperatura que se conoce, se puede obtener el nuevo valor de resistencia.

Este nuevo valor de resistencia a una nueva temperatura,  conociendo el valor de resistencia a una temperatura dada se obtiene utilizando la siguiente fórmula: Rtf = Rto x [1+ α (tf - to)]

Donde:
- Rtf = resistencia final a la temperatura tf, en ohmios
- Rto = resistencia inicial a la temperatura to, en ohmios
- α = coeficiente de temperatura (ver la tabla siguiente)
- tf = temperatura final en °C
- to = temperatura inicial en °C

Tabla de coeficientes de variación de resistencia
por grado de temperatura

Ejemplo: Se tiene un alambre conductor de cobre con resistencia = 20 ohmios, a una temperatura de 10°C. Cuál será el nuevo valor de resistencia del conductor de cobre, si la temperatura sube a 70° C.?

Aplicando la fórmula: Rtf = Rto x [1+ α (tf - to)]

con los siguientes valores:
- Rto = 20 ohmios
- α = 0.00382 (cobre)
- tf = 70° C
- to = 10° C

Se obtiene: Rtf = 20 [1+ 0.00382 (70 - 10)] = 24.584 ohmios. (Aumentó 4.584 ohmios de su valor original)

Ley de Ohm

La ley de Ohm   dice que: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".

 El circuito eléctrico .

El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.

Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELECTRICO

• Corriente (I) Amperes
• Voltaje (v) Volts
• Resistencia (R) Ohms

Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos como resistores, capacitores. interruptores, transformadores y electronicos. Los circuitos electrónicos contienen componentes activos, semiconductores, exhibiendo un comportamiento no lineal, necesitando análisis complejos. Los componentes eléctricos más simples son los pasivos y lineales.

Se distinguen dos tipos de corrientes:

Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños irreversibles en el equipo.

Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.

El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).

Cálculos de Circuitos en Serie

En esta actividad tendrás la oportunidad de ver cómo el voltaje, la corriente, y la resistencia se calculan en circuitos en serie con cargas múltiples (circuitos con más de un dispositivo que utilice electricidad)

Un circuito en serie con sólo un camino por donde los electrones fluyen.

Un circuito en serie es un circuito con solamente un camino o trayectoria posible por donde fluyen los electrones.

Revisemos la Ley de Ohm pues la tendrás que utilizar a menudo. La Ley de Ohm es la fórmula que expresa cómo el voltaje, la corriente y la resistencia están relacionados en materiales conductores. Solamente deberás recordar una de tres ecuaciones que representan esta Ley. Debes recordar las siglas en inglés VIR para formar la ecuación V = I R. Las restantes dos fórmulas que expresan la Ley de Ohm se calculan dividiendo el voltaje por la medida restante. Ver la Actividad 1 para obtener más información acerca de la Ley de Ohm.

Abreviaturas y Unidades
Voltaje se abrevia con la V (unidad son voltios, V) y la resistencia se abrevia con la R (la unidad son ohmios, Ω). La corriente se abrevia con la I (la unidad son los amperios, o A). La ecuación es V= I R.

Fórmulas de Circuitos en Serie
Corriente
Corriente- La corriente es la tasa que mide el flujo de electrones a través de un circuito. Mientras más resistores se añadan, más lenta será la tasa que describe el flujo de electrones. En un circuito en serie, la corriente que viaja por el cableado y en las cargas es la misma y es igual a la corriente total. De manera abreviada, se expresa como I_Total o I_T . Podemos expresarla como I_T = I₁ = I₂ = I₃ , etc.

Voltaje
Podemos pensar en el voltaje de una pila seca o una batería como la fuerza que empuja los electrones a través de un circuito. En un circuito en serie, el voltaje total es igual a la suma de los voltajes de las baterías que están cableadas en dicho circuito. El voltaje total también es igual a la suma de los voltajes de las cargas (bombillas, etc.). El voltaje total se abrevia comoV_Total o V_T . Podemos expresar el voltaje total como V_T = V₁ + V₂ + V₃ , etc.

Resistencia
Los dispositivos o enseres que utilizan electricidad proveen resistencia a la corriente. En un circuito en serie, la resistencia total (en ohmios) es igual a la suma de las resistencias de cada dispositivo que utiliza electricidad. La resistencia total se abrevia R_Total o R_T . Podemos expresar la resistencia total como R_T = R₁ + R₂ + R₃ , etc.

Tabla de Resumen
La ley de Ohm se puede utilizar para calcular cualquiera de los valores individuales o el valor total de cada medida dentro del circuito en serie.

Cálculos de Circuitos Paralelos

Un circuito paralelo es un circuito con más de un “camino” o ramificaciones a través de la cuales fluye la corriente eléctrica. En las actividades 3 y 4 trabajarás con circuitos en serie y paralelos. Mientras que un circuito en serie tiene la forma de solamente un rectángulo en los diagramas de cableado, los circuitos paralelos se parecen a una escalera, con dos o más rectángulos que contienen cargas (luces, etc.).

Los circuitos paralelos tienen múltiples ramificaciones a través de las cuales fluye la electricidad. Esto afecta la cantidad de corriente que fluye (y por cuánto tiempo si estás utilizando baterías).

Las ramificaciones de los circuitos paralelos son independientes entre sí, pues cada una está conectada directamente a la batería, recibiendo su carga total. En los circuitos paralelos, el voltaje total a través de cada “camino” del circuito es igual al voltaje de la batería. Por lo tanto, si una ramificación está abierta (o apagada) o falla, las otras ramificaciones continuarán trabajando. Esta es una razón por la cual nuestros hogares, negocios, automóviles y otros equipos electrónicos están cableados con circuitos paralelos.

Circuito Paralelo

Circuito paralelo con múltiples ramificaciones.

Las fórmulas para calcular el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito paralelo son un poco diferentes a las fórmulas que hemos utilizado para los circuitos en serie. La fórmula para la resistencia se conoce como la fórmula recíproca. ¿Puedes adivinar por qué? (Recíproco quiere decir uno sobre…)

Voltaje	VTotal = V1 = V2 = V3
Corriente	ITotal = I1 + I2 + I3
Resistencia (fórmula recíproca)

La Ley de Ohm permanece con su definición: V = I R, or VT = IT RT, o V1 = I1 R1 para la ramificación 1 del circuito, etc.

MAGNETISMO

Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trocitos de hierro atraídos atraían a su vez a otros. Estas se denominaron imanes naturales.

Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer limaduras de hierro o acero. Se conoce desde la Antigüedad, época en la que Tales de Mileto ya hablaba sobre la existencia de un óxido de hierro, llamado magnetita, que atraía el hierro con mayor o menor intensidad, lo que dependía de la distancia que separase a ambas materias. Al mismo tiempo observó que, después de estar en contacto con la magnetita, el hierro presentaba también características magnéticas, es decir, se había magnetizado.

Si se espolvorea una superficie con limaduras de hierro, se coloca sobre ellas una barra imantada y se levanta. De esta forma, se observará que la atracción que experimentan las limaduras es máxima en los extremos y nula en el centro. Los extremos se denominan polos del imán, y la parte central, línea neutra. Por ello para poder aprovechar mejor la fuerza de los polos, se da normalmente forma de herradura a los imanes.

En el año 1820, el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió que los imanes no son las únicas causas de creación de campos magnéticos, experimentalmente observó que una corriente que circula por un hilo conductor hace que una aguja imantada próxima sufra una desviación. Con esto, se ve que una corriente eléctrica también crea un campo magnético. Oersted ligaba, así, los fenómenos eléctricos y magnéticos, lo que constituyó una nueva disciplina: el electromagnetismo.

El descubrimiento de este científico indica que una corriente eléctrica se comporta como un imán, y si en los imanes dos polos se repelen si son del mismo signo y se atraen si son de signo contrario, dos conductores paralelos por los que circula corriente sufren una repulsión si dichas corrientes son de igual sentido y una atracción si son de sentido contrario.

Joseph Henry (1797-1878) físico estadounidense y Michael Faraday (1791-1867) científico británico, realizando sus trabajos por separado, descubrieron que siempre que varía el flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado aparece en éste una corriente eléctrica inducida.
 

CLASIFICACION DE LOS IMANES

Los imanes se dividen en tres clasificaciones principales: artificiales permanentes, artificiales temporarios y naturales. Son clasificados según la manera en la que han obtenido su magnetismo y según cuánto tiempo lo conservan. Los imanes naturales se dan en la naturaleza y tienden a ser mucho más débiles que los imanes artificiales, pero retienen sus habilidades magnéticas indefinidamente. La gente crea imanes artificiales para muchos propósitos. Algunos de estos imanes retienen sus propiedades magnéticas permanentemente, pero otros imanes sólo son magnéticos bajo ciertas condiciones.

Artificiales permanentes

 

 

 

 

Los imanes artificialespermanentes son aquellos con los que la gente está más familiarizada. Estos imanes han sido creados por la gente. Los imanes permanentes tienden a tener campos magnéticos relativamente fuertes que no se desvanecen. Probablemente tengas algunos de estos imanes colgando de la puerta de tu refrigerador, sujetando dibujos o fotos. Pueden ser hechos con muchas formas para muchos propósitos y son usados para todo, desde decoraciones a parlantes de sonido. Estos imanes también pueden ser magnetizados con sus polos norte y sur en muchas configuraciones diferentes para adecuarse a aplicaciones específicas. Por ejemplo, un imán con forma circular de anillo puede tener el norte en la cara interna y el sur en la externa,el sur en la cara interna y el norte en la externa, o el norte en una mitad del círculo y el sur en la otra mitad.

 MATERIALES MAGNETICOS
 

Es un error suponer que el hierro es la única sustancia magnética; el níquel y el cobalto presentan propiedades magnéticas, y recientemente se han fabricado aleaciones con propiedades magnéticas mejores que las del hierro; una de estas aleaciones es el perlamoy, desarrollado en los laboratorios de investigación de la American Telephone Company para uso de equipo telefónico. Otra de estas aleaciones es el alnico.

Las propiedades magnéticas de los materiales se clasifican siguiendo distintos criterios.
 

Una de las clasificaciones de los materiales magnéticos que los divide en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos se basa en la reacción del material ante un campo magnético.
En los últimos 100 años han surgido numerosas aplicaciones del magnetismo y de los materiales magnéticos.
 

El electroimán, por ejemplo, es la base del motor eléctrico y el transformador. En épocas más recientes, el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias de computadora.

 CAMPO MAGNETICO
Es el espacio donde ejerce su influjo cualquier imán. El campo magnético en una barra imantada o un cable transporta corriente que pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente. Los campos magnéticos suelen representarse mediante `líneas de fuerza'.

DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO
La densidad de flujo magnético o inducción magnética es una región de campo magnético equivale al numero de líneas de fuerzas que atraviesa en forma perpendicular a la unidad de área. Matemáticamente se expresa como sigue

B= φ/A φ = BA
Donde:
φ = flujo magnético (weber Wb)
B = densidad de flujo magnético weber/ metros cuadrados (Wb/m2)
A = área sobre la cual actúa el flujo magnético (m2)
1 weber = 1 x108 maxwells

Nota: Si la unidad de la densidad del flujo magnético es el Wb/m2 el cual recibe el nombre de tesla (T) por lo tanto 1 Wb/m2 = 1T
Cuando el flujo magnético no penetra perpendicularmente un área sino que lo hace con un cierto Angulo la expresión para calcular la densidad del flujo magnético.
B= φ/Asenθ
Por lo tanto la densidad del flujo magnético es un vector que representa la intensidad, dirección y sentido del campo magnético en un punto.

EJEMPLO
1.-En una placa circular de 3 cm de radio existe una densidad de flujo magnético de 2 teslas. Calcular el flujo magnético total a través de la placa, en webers.

r= 3Cm = 0.03m
B= 2 T
Φ = Φ =BA
A= πr2= 3.1416(.03m)2
A= 28.26x10-4 m2
Φ = (2 Wb/ m2)( 28.26x10-4 m2)= 56.52x10-4 Wb

2.- Una espira de 15 cm de ancho por 25 cm de largo forma un Angulo de 27° con respecto al flujo magnético. Determinar el flujo magnético que penetran por la espira debido a un campo magnético cuya densidad de flujo es de 0.2 teslas.

B= 0.2 T
Φ =
A=
Θ= 27° Φ =BAsen Θ
A= (0.15m)(0.25)= 3.8x10-2 m2
Φ = (0.2 Wb/ m2)( 3.8x10-2 m2)sen27°=
Φ = 3.5x10-3 Wb

TEORIAS DEL ELECTROMAGNETISMO

1.- DE GUILLERMO WEBER
Establece que los metales magnéticos como el hierro, cobalto y níquel se forman por innumerables imanes elementales pequeñísimos.
Los imanes pueden perder su magnetismo por las siguientes causas: golpes o vibraciones constantes, calentamientos excesivos e influencia de su propio campo eléctrico.
2.- DE LOS DOMINIOS
Consiste en pequeños átomos imantados, alineados paralelamente entre si. Algunos dominios incrementan su tamaño por la influencia cercana de otros hasta lograr la saturación y todos ellos quedan orientados.

ELECTROMAGNETISMO
Parte de la física encargada de estudiar el conjunto de fenómenos que resultan de las acciones mutuas entre la corriente eléctrica y el magnetismo.

ANTECEDENTES
 

El electromagnetismo tuvo sus orígenes en el invento de la pila eléctrica realizado por Alejandro volta.
 

Oersted fue el primero en descubrir que una corriente eléctrica produce a su alrededor un campo magnético de propiedades similares a los de los campos creados por un imán. El francés ampere descubrió que el campo magnético podría intensificarse al enrollar el alambre conductor en forma de bobina. Mientras que Joseph Henry se le ocurrió recubrir los alambres con un material aislante y los enrollo alrededor de una barra de hierro para dar inicio al primer electroimán.
 

Michael Faraday construyo el primer motor experimental por lo tanto Theophile gramme construyo el primer generador eléctrico o dinamo capaz de transformar la energía eléctrica. Nicolás Tesla invento el motor de inducción. Heinrich Lenz se especializo en la inducción eléctrica, estableció la ley que lleva su nombre. Maxwell señala que un campo eléctrico variable origina un campo magnético la cual se le conoce como teoría electromagnética.
 

CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UNA CORRIENTE
 

Una corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético al observar que una aguja imantada colocada cerca del conductor rectilíneo, se desvía de su posición de equilibrio norte-sur cuando por el conductor circula una corriente.

CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTO.

Para estudiar como es el campo magnético producido por un conductor recto se requiere la utilización de la regla de la mano izquierda, donde la dirección del campo magnético depende del sentido de la corriente, se toma al conductor recto con la mano izquierda con el pulgar extendido sobre el conductor; este debe señalar el sentido en el que circula la corriente eléctrica y los cuatro dedos restantes indican el sentido del campo magnético. Para determinar el valor del campo eléctrico debido a un conductor recto se aplica la siguiente formula.

B= μI/2πd

Donde:
B= Inducción magnética o densidad de flujo (teslas T) μ= Permeabilidad del medio (Tm/A)
I= intensidad de la corriente (A) d= distancia perpendicular entre el conductor y el medio (m)

CAMPO MAGNETICO RPODUCIDO POR UNA ESPIRA
 

El espectro del campo magnético creado por esta se origina por líneas cerradas que rodean a la corriente así como por una línea recta que es el eje central del circulo seguido por la corriente.
La dirección de la inducción magnética es siempre perpendicular al plano en el cual se encuentra la espira. Para determinar el valor del campo eléctrico debido a un conductor recto se aplica la siguiente formula.

B= μI/2r
Donde:
B= Inducción magnética o densidad de flujo (teslas T) μ= Permeabilidad del medio (Tm/A)
I= intensidad de la corriente (A) r=radio de la espira (m)

Si en lugar de una espira se enrolla un alambre de tal manera que tenga un número de N de vueltas se obtendrá una bobina.
Para determinar el valor del campo eléctrico debido a una espira se aplica la siguiente formula.
B= NμI/2r
N = numero de espiras

CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE
Cuando una corriente circula a través de un solenoide, las líneas de fuerzas del campo magnético generado se asemejan al campo producido por un imán de barra. En su interior las líneas de fuerzas son paralelas y el campo magnético es uniforme. Para determinar el valor del campo eléctrico debido a un solenoide se aplica la siguiente formula.

B= NμI/L
Donde:
B= Inducción magnética o densidad de flujo (teslas T) μ= Permeabilidad del medio (Tm/A)
I= intensidad de la corriente (A) L= longitud del solenoide (m) N = numero de espiras

Ejemplos
1.- Calcular la inducción magnética o densidad de flujo en el aire, en un punto a 10 cm de un conductor recto por el que circula una intensidad de corriente eléctrica de 3 A.

B=
μ = μo = 4πx10-7 Tm/A
d= 10cm = 0.1m
I= 3A B= μI/2πd
B= (4πx10-7 Tm/A)(3A)/2π0.1m)
B= 60x10-7 T

2.- Determinar la inducción magnética en el centro de una espira cuyo radio es de 8 cm; por ella circula una corriente de 6A. La espira se encuentra en el aire.

B=
μ = μo = 4πx10-7 Tm/A
r= 8cm = 0.08m
I= 6A B= μI/2r
B= (4πx10-7 Tm/A)(6A)/2(0.08m)
B= 4.71x10-5 T

3.- un solenoide tiene una longitud de 15Cm y esta devanado con 300 vueltas de alambre sobre el núcleo de hierro cuya permeabilidad relativa es de 1.2x104. Calcular la inducción magnética en el centro del solenoide cuando por el alambre circula una corriente de 7mA

B=
μ=
μo = 4πx10-7 Tm/A
L= 15cm = .15m
I= 7mA= .007A
N= 300
μr = 1.2x104
B= NμI/L
μ= μo μr
μ= (1.2x104)( 4πx10-7 Tm/A)= 15.1 x10—3 Tm/A
B= (300)( 15.1 x10—3 Tm/A)(.007A)/.15m
B= 2.1x10-1 T

ONDAS MECANICAS
Propagación de vibraciones
Se llama onda mecánica a la que se propaga en medios materiales. Un ejemplo arquetípico de onda mecánica es el sonido, que no se transmite en el vacío. Esta cualidad es importante si se compara con las ondas electromagnéticas (como la luz), que se propagan tanto en medios materiales como en el vacío.

Movimiento ondulatorio

Los movimientos oscilatorios que se desplazan en un medio reciben el nombre de ondas o movimientos ondulatorios. Estos fenómenos, muy comunes en la naturaleza, se presentan en dos formas principales:

* Las ondas mecánicas, que necesitan un medio material sobre el que propagarse (como el sonido o la transmisión de una onda sobre la superficie de un estanque).
* Las ondas electromagnéticas, que, como la luz, se transmiten en el vacío.

En el estudio clásico de las ondas se aplican varios principios de simplificación:

* Se supone que el medio de propagación es homogéneo, es decir, que todas las partículas oscilan de forma similar bajo la acción de fuerzas internas.
* Se considera que la frecuencia de todas las partículas del medio sometidas a la oscilación es la misma.
* La velocidad de propagación se supone constante, no dependiente de la frecuencia y tampoco de la dirección de propagación.

Ondas longitudinales

Un movimiento ondulatorio se denomina onda longitudinal cuando las partículas del medio sometidas a la oscilación vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda.

Esta forma de movimiento ondulatorio es característica de la propagación de las ondas de sonido en el aire, en los líquidos no viscosos y en los gases en general, por lo que también reciben el nombre de ondas sonoras.

Las ondas longitudinales son aquellas en que la propagación y la vibración de las partículas tienen el mismo sentido.

Ondas transversales

En el tipo de movimiento ondulatorio denominado onda transversal, las partículas del medio vibran en dirección perpendicular a la de propagación de la onda. Un ejemplo de onda transversal es el movimiento que se produce al lanzar una piedra sobre el agua de un estanque en reposo.

Las ondas transversales tienen lugar, sobre todo, en sólidos y líquidos viscosos, aunque en estos materiales también es posible la propagación de ondas longitudinales.

• Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.

• ondas unidimensionales: las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.

• Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse, en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él.

• Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas electromagnéticas.

• Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.

• Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas se denominan también pulsos.

Caracteristicas de las ondas.

Todo movimiento ondulatorio, al transmitirse presenta las siguientes características:

• La posición más alta con respecto a la posición de equilibrio se llama cresta.
•  El ciclo es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.
•  La posición más baja con respecto a la posición de equilibrio se llama valle.
•  El máximo alejamiento de cada partícula con respecto a la posición de equilibrio se llama amplitud de onda.
• El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisión de dos ondas consecutivas.
•  Al número de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia.
•  La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda.
•  Nodo es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio.
•  Elongación es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la línea de equilibrio.

INTERFERENCIA DE ONDAS

Se denomina interferencia a la superposición o suma de dos o más ondas. Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda, amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen dos tipos de interferencias:

Constructiva: se produce cuando las ondas chocan o se superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor amplitud que las ondas iniciales.

Destructiva: es la superposición de ondas en antifase, obteniendo una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.

REFLEXION, REFRACCION Y DIFRACCION DE ONADAS

Las ondas al llegar a la superficie de separación de dos medios puede ser reflejada o transmitida (refractada o difractada).

La reflexión puede ser parcial o total. Además puede producirse con cambio de fase o no dependiendo de la rigidez de la superficie de separación.

Las ondas transmitidas pueden ser refractadas o difractadas:

Refracción: se da cuando la onda pasa de un medio a otro y se producen cambios en la velocidad y en la dirección de propagación.

Difracción: se produce cuando la onda "choca" contra un obstáculo o penetra por una agujero. La mayor difracción se produce cuando el tamaño del agujero o del obstáculo son parecidos a la longitud de onda de la onda incidente.

Estas propiedades de las ondas sirven para todas las ondas; desde las electromagnéticas (como la luz, o las ondas de radio o los rayos X) hasta las ondas de presión (sonoras) o las ondas en el agua o las producidas por los terremotos.

Onda sonora       

Hemos definido el sonido como la sensación producida en el oído por las vibraciones de las partículas que se desplazan en forma de onda sonora a través de un medio elástico que las propaga.

Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber que características tiene la onda sonora para ver como se comporta.

1.- Es una onda mecánica.

    Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además dicho medio debe ser elástico y no rígido para permitir la transmisión del sonido. Ya hemos visto cómo se propaga la vibración a través de las partículas o moléculas que conforman el medio, si quieres volver a verlo pulsa aquí.

2.- Es una onda longitudinal.

    En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas se desplazan en la misma dirección que la onda. Ver animación.

Ondas longitudinales

Mientras que en las ondas transversales el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de la onda. Ver animación.

Si quieres ver otros ejemplos en los que aparecen ambos tipos de ondas, pulsa los siguientes enlaces: enlace 1 -enlace 2 .

En cualquiera de los dos casos, las partículas oscilan alrededor de un punto de reposo, bien horizontalmente o verticalmente pero no se desplazan hacia el final. Es decir lo que se transmite o propaga a través del medio es la energía o vibración, no la materia.

Te preguntarás qué pasa con la vibraciones de las cuerdas. Pues sí, estas son ondas transversales. pero el sonido llega a nosotros a partir de las ondas longitudinales que aquellas generan.

En este ejemplo podrás observar también las ondas longitudinales que generan las cuerdas al vibrar transversalmente. Tienes que pulsar el botón "See" , además puedes variar la tensión de la cuerda, aumentando así su frecuencia.

3.- Es una onda tridimensional.

    Son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones.

Características de las ondas

 Amplitud

    Puede decirse que es la altura de la onda. Es la máxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas respecto a su posición de equilibrio. La amplitud está relacionada con la intensidad sonora, a menor amplitud menor intensidad y a mayor amplitud mayor intensidad.

Amplitud de una onda longitudinal

Amplitud de una onda

El decibelio es la principal unidad de medida utilizada para el nivel de potencia o nivel de intensidad delsonido. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Llamamos umbral de dolor a la intensidad máxima de sonido a partir de la cual el sonido produce en el oído sensación de dolor.

Por encima de los 100 dB es muy recomendable siempre que sea posible, utilizar protectores para los oídos. En puestos de trabajos, se considera necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85 dB, siempre y cuando la exposición sea prolongada. Los daños producidos en el oído por exposiciones a ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de extremar las precauciones. De la exposición prolongada a ruidos se observan trastornos nerviosos, cardiacos y mentales.

Observa y escucha en el siguiente enlace como va disminuyendo la intensidad (dB) y su relación con la amplitud (en los gráficos se representa con trazos de color verde)

 Frecuencia

    La frecuencia es el número de ciclos (ondas completas que se producen una unidad de tiempo. En el caso del sonido, la unidad de tiempo es el segundo y la frecuencia se mide en hercios (Hz). Así un frecuencia de 1 Herzio es lo mismo que decir que el sonido tiene una vibración por segundo (por cierto, un sonido de esta frecuencia sería imposible de percibir por el oído humano).

Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves" , son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos sonidos "agudos" y son vibraciones muy rápidas.

En este enlace puedes ver el tipo de ondas dependiendo de la frecuencia, para ello tienes escribir en el recuadro perteneciente a frecuencia, el valor que desees y posteriormente dar a "calcular".

Si quieres comprobar cual es tu sensibilidad a los cambios de frecuencia en estos enlaces lo podrás averiguar:enlace 1 - enlace 2.

En este otro enlace puedes variar la frecuencia deslizando el botón correspondiente, obteniendo sonidos agudos si aumentas la frecuencia y sonidos graves si las disminuyes.

El espectro de frecuencias audible varia según cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalo entre 20 Hz y 20.000 Hz. Por debajo de esta medida se encontrarían los infrasonidos que son vibraciones de presión, cuya frecuencia es inferior a la que el oído humano puede percibir, es decir, entre 0 y 20 Hz. Por encima estarían los ultrasonidos, que son aquellas ondas cuya frecuencia es superior al margen de audición humana, es decir superior a los 20.000 Hz.

Busca que aplicaciones pueden tener estos dos tipos de sonidos, los infrasonidos y los ultrasonidos, para ello acude a estos enlaces : enlace 1 - enlace 2.

La longitud de onda

Indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa (ciclo).

la longitud de onda y la frecuencia de una onda están relacionadas, son inversamente proporcionales: A mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa.

Puedes comprobarlo en el siguiente enlace, deslizando con el ratón hacia la izquierda o hacia la derecha, cambiando así los valores de la longitud (color azul) o el de la frecuencia (color verde), verás como aumentando el valor de una disminuye el de la otra.

Forma de onda

La forma de onda es la característica que nos permitirá distinguir una nota de la misma frecuencia e intensidad producida por instrumentos diferentes. La forma de onda viene determinada por los armónicos.

 Normalmente, al hacer vibrar un cuerpo, no obtenemos un sonido puro, sino un sonido compuesto de sonidos de diferentes frecuencias. A estos se les llama armónicos Los armónicos contribuyen a la percepción auditiva de la calidad de sonido o timbre

Cuando se ejecuta una nota en un instrumento musical se genera una onda de presión de aire. Esta onda sonora está acompañada por una serie de armónicos, todos prácticamente inaudibles, pero que le dan al instrumento su timbre particular.

VELOCIDAD DEL SONIDO

El sonido es un fenómeno físico que resulta de la perturbación de un medio. Esta perturbación genera un comportamiento ondulatorio, lo cual hace que esta se propague hasta llegar al sitio donde se encuentra algún receptor. Este tipo de movimiento en el cual no es el medio en si mismo sino alguna perturbación lo que se desplaza se denomina onda. Existen muchos otros tipos de ondas, tales como las ondas de radio, la luz, la radiación del calor, las ondas sobre la superficie de un lago, los sunamis, los movimientos sísmicos, etc. Cuando la onda tiene lugar en un medio líquido o gaseoso se denomina onda acústica. Cuando resulta audible, se llama onda sonora.

La tabla que se presenta a continuación, nos muestra los diferentes resultados obtenidos en investigaciones hechas acerca de la velocidad del sonido en diferentes medios.

Esto es muy útil, cuando usted está tratando de alinear con el tiempo un sistema de sonido. Usemos un gran escenario para ilustrar esto. Digamos que usted tiene un montón de auto parlantes en el escenario de un gran recinto, y otro poco de auto parlantes a 300 pies de distancia del escenario para cubrir el sonido trasero del recinto. La gente sentada entre el escenario y los parlantes de atrás, no tendrán problema. Pero, los asientos de bien atrás del recinto estarán cogiendo un gran delay o retraso del sonido entre los parlantes de adelante y los de atrás. Para arreglar esto, usted demoraría los parlantes de atrás, un tiempo justo, para que el sonido del escenario y el sonido de atrás, lleguen al receptor, al mismo tiempo. Puede usar la velocidad del sonido para calcular esto, y luego, sacar líneas (outs) para los parlantes de atrás, a través de una línea de delay y así alinear con el tiempo su sistema.

La velocidad del sonido tiene dos componentes básicas que son, la longitud de onda (l) y la frecuencia (F), y para entender bien el fenómeno debemos conocer estos dos elementos.

La longitud de onda tiene que ver con lo siguiente: Cuando el tono o frecuencia sube o baja, el tamaño de la onda varía. Cuando el tono o frecuencia baja, la longitud de onda se alarga y cuando sube es más pequeña. Existe una fórmula para averiguar el tamaño de una onda. La fórmula es:

V quiere decir velocidad y ya sabemos la velocidad del sonido. F es la frecuencia que estamos buscando y el signo Lambda, es la longitud de onda. Pongamos unos números para ver de qué estamos hablando. Si tenemos una onda de 10KHz, ponemos 1130 en el espacio donde está la V y 10.000 en el espacio donde está la F, nos da .113 pies. Así que una onda de 10KHz es un poco más de una pulgada. No muy grande. Ahora encontramos la longitud de onda de 100 Hz. La respuesta es 11.3 pies. Gran diferencia. Lo que esto muestra, es que las ondas de baja frecuencia no solo son más grandes que las ondas de alta frecuencia, sino que son completamente inmensas. Por ejemplo una onda de 10Hz sería 113 pies.

ÓPTICA GEOMÉTRICA

    El estudio de las imágenes, producidas por refracción o por reflexión de la luz se llama óptica geométrica. La óptica geométrica se ocupa de loas trayectorias de los rayos luminosos, despreciando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio, como las interferencias. Estos efectos se pueden despreciar cuando el tamaño la longitud de onda es muy pequeña en comparación de los objetos que la luz encuentra a su paso. 

Para estudiar la posición de una imagen con respecto a un objeto se utilizan las siguientes definiciones:

• Eje óptico. Eje de abscisas perpendicular al plano refractor. El sentido positivo se toma a la derecha al plano refractor, que es el sentido de avance de la luz.
• Espacio objeto. Espacio que queda a la izquierda del dioptrio.
• Espacio imagen. Espacio que queda a la derecha del dioptrio.
• Imagen real  e imagen virtual. A pesar del carácter ficticio de una imagen se dice que una imagen es real si está formada por dos rayos refractados convergentes. Una imagen real se debe observar en una pantalla. Se dice que es virtual si se toma por las prolongaciones de dos rayos refractados divergentes.

Dos puntos interesantes del eje óptico son el foco objeto y el foco imagen:

• Foco objeto. Punto F del eje óptico cuya imagen se encuentra en el infinito del espacio imagen.
• Foco imagen. Punto F´ del eje óptico que es la imagen de un punto del infinito del espacio objeto.  

La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:

• Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.

• Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.

• Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.

Espejos esféricos. formación de imágenes por espejos esféricos

Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos.

El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.

Formación de imágenes

La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:

• Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
• Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.
• Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.

Hay que distinguir entre los espejos cóncavos y los convexos:

Espejos cóncavos:

1. Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.

2. Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.

3. Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.

4. Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.

5. Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual,  y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.

	a) Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.
	b) Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.
	c) Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.
	d) Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.
	e) Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual,  y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.

Problema P.A.U. UNIVERSIDAD CASTILLA-LA MANCHA. Construir la imagen que forma un espejo cóncavo en todas las posiciones posibles de un objeto.

Espejos convexos:

Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.

Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.

Para observar la formación de rayos pulsa start y cambia la posición del objeto y el radio de curvatura de los espejos. Se puede cambiar entre lentes y espejos.