Magnetismo y Electromagnetismo

Bloque 1. Magneismo y Electromagnetismo

Física: estudia las propiedades de la energía, materia, espacio y el tiempo y sus interacciones entre sí.

Magnetismo: es la propiedad que tienen algunos materiales de atraer o repeler a otros materiales. Los orígenes se dan en magnesia en Asia menor en el año 500 a.C por el filósofo Tales de Mileto.

Imán: sustancia que produce campos magnéticos, ya que presentan dos polos de norte y sur y por más que se dividan conservan su propiedad.

Sustancias para los imanes: las ferromagnéticas como el hierro, cobalto, níquel y gadolinio y sus compuestos.

Tipos de imanes: naturales, sintéticos, permanentes, temporales y electroimanes

Brujula: fue inventada por los chinos e introducida a Europa en el siglo XII, con el cual empezaron a moverse por los mares y océanos. Tiene una aguja imantada y se localiza por la flor de los 4 vientos

Declinación magnética: es la inclinación (ángulo) que existe entre el polo norte y el polo sur.

Electromagnetismo: parte de la física que estudia la relación que hay entre los fenómenos eléctricos y magnéticos

1800. Alessandro Volta descubre la pila eléctrica o batería

1820. Hans Christian Oersted descubre que la aguja de una brújula se movía estando cerca de una corriente eléctrica pero dependía del sentido de la corriente en el conductor. También descubrió que la corriente que pasaba por el alambre conductor era proporcional a la magnitud del campo magnético producido.

1827. André-Marie Ampere establece su teoría electromagnética decía que la dirección que toma la aguja de la brújula depende de la dirección de la corriente eléctrica. Y junto con Francois Arago inventan el electroimán

1831. Faraday descubre el fenómeno llamado inducción electromagnética. E inventó el primer motor eléctrico, el transformador, el generador eléctrico y el dinamo. E introdujo los conceptos de campo y líneas de campo.

Campo magnético: es la influencia magnética en las corrientes eléctricas y en los materiales magnéticos.

Nicola Tesla: la radio, telecomunicaciones inalámbricas, motor eléctrico, control remoto y microscopio electrónico.

Inducción electromagnética: es el movimiento perpendicular de cualquier cuerpo conductor hacia un campo magnético y se le atribuye a Faraday

Características

• El movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético induce una fuerza electromotriz que es el conductor
• La dirección de la fem inducida depende de la dirección del movimiento del conductor respecto al campo magnético
• La magnitud de la fem inducida es directamente proporcional a la rapidez con la que el conductor corta las líneas del flujo magnético
• La magnitud de la fem es directamente proporcional al número de espiras del conductor que cruza las líneas de flujo

Fuerza electromotriz(fem): voltaje inducido es la causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado

Ley de Faraday: establece que la tensión eléctrica inducida en un circuito eléctrico es proporcional al flujo magnético por unidad de tiempo

James Clerk Maxwell: propuso la teoría electromagnética la cual dice que la luz, magnetismo y electricidad son parte de un mismo campo electromagnético y en el que se mueven y propagan ondas transversales, estas ondas pueden atraerse o repelerse según el sentido en el que viajen y se propaguen a la velocidad de la luz. Estudió principalmente el magnetismo y la luz.

Ley de Lenz: relaciona cambios producidos en el campo eléctrico por un conductor con la propiedad de variar el flujo magnético y afirma que la tensiones o voltajes aplicadas de un conductor generan una fem cuyo campo magnético se opone a toda la variación de la corriente original.

Generador de corriente alterna: es un dispositivo que convierte la energía mecánica a energía eléctrica, ejemplo las turbinas hidráulicas, máquinas de vapor y motores de combustión interna.

Generador de corriente directa: es una máquina eléctrica rotativa a la cual le suministramos energía mecánica y la transforma en energía eléctrica en corriente continua, ejemplos motores de propulsión, herramientas de máquinas y laminadores

Característica: La alterna tiene mayor eficiencia de uso, es más económica el transporte de energía y se puede convertir a corriente directa mientras tanto la directa se almacena en forma de batería, es más segura y permite su uso sin depender de una conexión.

Motor de 4 tiempos a gasolina:

• Admisión: La válvula de admisión está abierta y la de escape cerrada, el movimiento descendente crea un efecto de succión que hace que la mezcla entre a la cámara de combustión, a este punto el cigüeñal ha girado 180 grados y el árbol de levas a 90 grados.
• Compresión: la válvula de admisión se cierra, asciende el pistón y se reduce el volumen de la cámara de combustión esto comprime la mezcla ya dados los giros el cigüeñal y el árbol de levas.
• Combustión: al comprimirse la mezcla y todas las válvulas cerradas en este punto la bujía crea una chispa que quema la mezcla y esta explosión empuja el pistón hacia abajo y en este mismo momentos el cigüeñal a hecho un giro de 540 grados y el árbol de levas uno de 270 grados.
• Escape: la válvula de escape se abre y expulsa los gases resultantes de la explosión y se vuelve a repetir el mismo proceso.

Motor diesel: no lleva bujía que produce la chispa de encendido, son capaces de producir su propia ignición, su ciclo de encendido se produce por compresión y esta considerado un motor término de combustión interna, capaz de transformar el calor en movimiento. y se ven en carros pesados e industriales por su dureza y bajo consumo.

Ventajas y desventajas de los autos: contaminan el ambiente, dañan la capa de ozono y aumentan las muertes de personas y lo contrario transportan en poco tiempo a lugares largos, ahorran el tiempo, permite desplazarnos de un lugar a otro lejano.

Motor eléctrico: no produce contaminación atmosférica, ahorro en mantenimiento, ahorro de espacio mayor eficiencia pero tiene menor autonomía, precio elevado y pocos talleres especializados.

Transformador: elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna manteniendo la potencia. La frecuencia de energía de entrada y salida es la misma, todos se rigen por la leyes de la inducción electromagnética, la bobinas primarias y secundarias no cuentan con conexión eléctrica.

Motor GLP y GNC: el GLP es almacenado en el depósito de gas se desplaza en fase líquida a través de una tubería hasta el reductor ubicado en el motor siendo este reductor el encargado de cambiar el estado líquido del GLP a gas el cual pasa por un filtro hasta llegar a los inyectores. Y el GNC también se inyecta en el colector de admisión por tanto es inyección indirecta y tiene las diferencias de trabajar a diferentes presiones tanto en el almacenamiento como en su inyección.

Exposiciones

• ¿Cómo defines el microscopio? es un instrumento que permite observar objetos demasiado pequeños como para ser vistos con el ojo humano
• ¿Quién inventó el microscopio y cómo estaba compuesto? fue inventado por Zacharias Janssen en 1590 y estaba compuesto por dos lentes convexos combinados en un tubo opaco.
• ¿Cuáles son las partes de un microscopio? el lente ocular, cañón, lentes objetivos, revolver, tornillo micrométrico y macrométrico, platina, diafragma, condensador y fuente luminosa artificial.
• ¿Cuáles son los tipos de microscopio? electrónico de barrido, óptico, simple, compuesto, de luz ultravioleta, de fluorescencia, petrográfico, etc.
• ¿Qué es un lente? es un objeto fabricado con vidrio transparente cuyas caras no son planas sino curvas y como consecuencia del fenómeno de la refracción se desviarán los rayos de la luz que inciden en una de las caras.
• ¿Cuáles son los tipos de lentes y en qué consisten cada uno? Los convergentes hacen que los rayos de luz paralelos al eje principal converjan en un mismo punto, son más gruesos en el centro; de estos se derivan 3 los biconvexas que tienen dos superficies convexas, los planoconvexas tienen una superficie plana y otra convexa y el concaconvexas tienen una superficie ligeramente cóncava y otra convexa. Lo divergentes son más estrechos en su centro y provocan que los haces lumínicos paralelos al eje principal se separen; de ellos se derivan 3 los biconcavas que tienen ambas superficies cóncavas, los planoconcavas que tienen una superficie plana y otra cóncava y los convexoconcavas que tienen una superficie ligeramente convexa y otra cóncava.
• ¿Qué tipo de lentes utilizan los miopes? los divergentes
• ¿Qué tipo de lentes utilizan los hipermetropes? los convergentes
• ¿Qué es un binocular? es un instrumento óptico que sirve para mirar simultáneamente con los dos ojos
• ¿En qué consisten los tipos de binoculares porro y roof? el porro las imágenes son más luminosas porque transmiten mejor la luz además tienen una pequeñas sensación 3D, tienen una óptica no lineal y son más pesados. Y los roof son livianos, compactos, cómodos y en general más resistentes a golpes y agua, no reflejan el 100% de la luz por tanto tiene peor calidad óptica y poseen tratamientos químicos.
• ¿Qué características tienen los binoculares? la capacidad, luminosidad, montura y sistemas ópticos, pupila de subida, relieve ocular, campo de visión, distancia mínima de enfoque, tipo de enfoque y peso de los prismáticos
• ¿Cómo es el sistema óptico de los binoculares? internamente a la del microscopio ocular con la diferencia que existe un lente que divide la luz
• ¿En qué consiste la relatividad especial y la general? la especial es un tratado del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias donde se compatibilizan las ecuaciones de Maxwell al electromagnetismo con la de Newton al movimiento. Y la general es una aproximación teórica de la gravedad y de los sistemas de referencia tanto inerciales como no inerciales.
• ¿Cómo relacionas la luz con la relatividad? en que la localización espacio-tiempo dependerá de la velocidad con que se mueva.
• ¿Qué le pasa a un cuerpo si se acerca a la velocidad de la luz? su masa se vuelve casi infinita y el tiempo se ralentiza
• ¿En qué consiste el efecto fotoeléctrico? cuando la luz brilla en un metal los electrones pueden ser expulsados de la superficie del metal.
• ¿Qué son los espejos? son compuestos de vidrio aunque la tonalidad y la nitidez dependerá del tipo
• ¿Cuáles son los tipos de espejos? el plano, curvo, dieléctrico y perfectos
• Características de cada tipo de espejo
  • El plano es una superficie lisa y la reflexión especular se producirá cuando pase la luz
  • El cuervo hay dos tipos el concavo que su centro es más alejado de la luz entrante que sus bordes y el convexo que su centro está más cerca de la luz entrante que sus bordes
  • Los dieléctricos resultan ser idóneos para considerarse espejos perfectos tiene materiales derivados del sustrato de cristal, mismos que producirán una serie de estructuras que hará que los elementos estén más unidos
  • Los perfectos permiten un reflejo se de en condiciones óptimas para esto el objeto deberá contar con propiedades ópticas que permiten esa perfección

¿Qué es la polarización? es el fenómeno que se produce cuando la onda electromagnética que constituye la luz visible oscila en una dirección preferencial

Tipos de polarización: La lineal que ocurre cuando el plano de oscilación del campo eléctrico tiene una única dirección. La circular donde la amplitud de los campos eléctrico y magnéticos de la onda luminosa tiene una magnitud constante. La elíptica es similar a la polarización circular con la diferencia de que el campo rota en una elipse en vez de una circunferencia.

¿Cómo defines al telescopio? instrumento óptico para observar objetos lejanos en especial cuerpos celestes

Partes de un telescopio: Objetivo que es el lente final del telescopio, Ocular es el lente amplificador que lleva la imagen directo al ojo, Lente de Barlow depende del diámetro y Aumento que es la cantidad de veces que un telescopio aumenta al objeto.

Tipos de telescopio: El telescopio reflector, refractor, catadióptrico