Principios Fundamentales de la Óptica y el Electromagnetismo

Reflexión Total Interna

Siempre que la luz pase de viajar en un medio de mayor índice de refracción a otro con un índice de refracción menor, será posible encontrar un ángulo de incidencia para el que el ángulo de transmisión sea 90º. A partir de este valor, toda la luz que llegue a la superficie se reflejará y ya nada se transmitirá. Este ángulo es el ángulo crítico y a partir de él se produce el fenómeno de la reflexión total interna.

Ley de Snell de la Refracción

Cuando la luz llega a la superficie de separación entre dos medios, parte se refleja y parte se transmite (o refracta). La ley establece que el índice de refracción del medio de incidencia por el seno del ángulo de incidencia es igual al índice de refracción del medio donde la luz se refracta por el seno del ángulo de refracción.

Flujo Eléctrico y Ley de Gauss

La Ley de Gauss relaciona el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada con la carga total contenida en su interior. Esencialmente, relaciona el campo con sus fuentes. Para llegar a esta ley, se considera el caso más simple, suponiendo que el campo eléctrico es el creado por una carga puntual Q, y se calcula el flujo del campo a través de una superficie cerrada.

Materiales Dieléctricos

El comportamiento de un dipolo eléctrico en un campo eléctrico, previamente estudiado, permite comprender el efecto de polarización de los dieléctricos y definir los distintos parámetros eléctricos que caracterizan su comportamiento en presencia de un campo eléctrico.

En los dieléctricos, los dipolos se originan debido a una distribución asimétrica de cargas positivas y negativas. Esta falta de simetría eléctrica se puede deber a:

• La propia naturaleza del material (polarización permanente).
• La inducción al aplicar un campo eléctrico externo (polarización inducida).

Generalmente, solo se estudia el caso de aquellos dieléctricos cuya respuesta al campo eléctrico sea lineal.

Ley de Ohm y Resistencia Eléctrica

Se ha establecido que en el interior de un conductor no puede existir un campo eléctrico. Sin embargo, esta afirmación es válida solo cuando el conductor se encuentra en equilibrio electrostático. Nuestro objetivo es describir qué sucede cuando las cargas se mueven en el conductor, dando lugar al concepto de resistencia eléctrica y la Ley de Ohm.

La Energía en los Circuitos Eléctricos: Efecto Joule

Cuando un campo actúa sobre un conductor, inicialmente se produce un aumento de la Energía Cinética (Ec) de los portadores de carga. No obstante, una vez alcanzado el estado estacionario, la energía proveniente del trabajo del campo sobre los portadores se transforma en energía térmica.

El proceso por el cual el aumento de energía interna del conductor da lugar a un aumento de su temperatura se denomina Efecto Joule.

Fuerza Electromotriz Inducida: Ley de Faraday-Lenz

La Ley de Faraday-Lenz establece que siempre que el flujo de campo magnético varíe con el tiempo, se induce una fuerza electromotriz (FEM) inducida y, por lo tanto, una corriente inducida. Esto significa que se genera corriente sin la necesidad de una fuente de FEM tradicional, sino que esta es inducida por la variación del flujo magnético.

La corriente que se induce, como toda intensidad de corriente, dará lugar a un nuevo campo magnético. La Ley de Lenz especifica que la dirección y el sentido de este campo serán de tal manera que tenderá a oponerse o compensar la variación del flujo magnético que lo originó.