sesión 28

Sesión 28 Fenómenos electromagnéticos

SEMANA10 SESIÓN 28	Física 2 UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
contenido temático	5.22 Energía de ondas electromagnéticas Energía del campo

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales Conoce que la frecuencia de una onda electromagnética es la frecuencia del campo oscilante que la causa. Conoce que las ondas electromagnéticas transportan energía. Procedimentales ·       Elaboración de indagaciones  bibliográficas. ·       Presentación en equipo Actitudinales Cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia, contribuirá al trabajo en un ambiente de confianza.
Materiales generales	Computo: -          PC, Conexión a internet De proyección: -          Cañón Proyector Programas: -           Moodle, Google docs, correo electronico, Excel, Word, Power Point. Didáctico: -          Presentación de la información recabad por la indagación bibliográfica.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA -          El Profesor  hace su presentación de las preguntas: -          ¿Cómo se generan las ondas electromagnéticas? -          ¿Cuál es la función de las ondas electromagnéticas? En equipo los alumnos discuten y anotan sus respuestas: Equipo Respuestas 1 En una onda electromagnética, un campo magnético oscilante induce un campo eléctrico oscilante, el cual a su vez induce a un campo magnético y así sucesivamente. se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. 2 Es cuando las cargas eléctricas son aceleradas. Las ondas electromagnéticas se utilizan en las ondas microondas, el inflarojo, luz visible, rayos “X”, rayos ultravioleta. 3 Se producen cuando las cargas son aceleradas. Se utilizan en señales de radio, televisión, microondas, radiación infrarroja, radiación ultravioleta, rayos x y celulares. 4 Las ondas electromagnéticas se generan por medio de una oscilación de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro La transmisión de la voz humana y de la música se consiguió cuando se descubrió como modular la amplitud de las ondas elctromagnéticas. Las ondas sonoras tienen frecuencias del orden de cientos de herzios. (Hz.) mientras que las ondas de radio tiene frecuencias de kHz y MHz. 5 Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos electromagnéticos y magnéticos. Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse, se utilizan en radio televisión y telefonía. 6 ·          Las radiaciones electromagnéticas son las generadas por partículas eléctricas y magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada partícula genera lo que se llama un campo, por eso también se dice que es una mezcla de un campo eléctrico con un campo magnético.     Estas radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vacío. Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba a bajo) una partícula cargada eléctricamente (o magnéticamente) Esta onda depende de la velocidad con la que movamos la partícula (y fuerza), y de la amplitud o distancia entre el inicio y el final del recorrido. ·         Las señales de radio y televisión ondas de radio provenientes de la galaxia microondas generadas radiación infrarroja proveniente del cuerpo a temperatura ambiente luz la radiación ultravioleta proveniente del sol los rayos x utilizados para tomar fotografías del cuerpo humano -          Se realiza una discusión en el grupo, mediada por el Profesor para consensar las respuestas. FASE DE DESARROLLO               Los alumnos desarrollan las actividades de acuerdo a las indicaciones del Profesor: -          El Profesor solicita a los  equipos de trabajo  describan las fuentes de diferentes tipos de ondas electromagnéticas: Equipo 1 TEMA Rayos gamma Fuentes 2 La luz 3 Infrarrojos 4 Ondas de radio 5 Ultravioleta 6 Rayos X -          Los alumnos discuten y obtiene conclusiones. Observar con los lentes estereoscópicos las fuentes de luz de la vela, lámpara y solar (con el ocular de la cámara. Fotografiar sus observaciones: Equipo Vela Lámpara Luz solar 1 2 3 4 5 6 FASE DE CIERRE     Al final de las presentaciones, se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió y aclaración de dudas por parte del Profesor.                     Actividad Extra clase: Los alumnos llevaran la información  a su casa y los que tengan computadora e internet, indagaran los temas de la siguiente sesión, de acuerdo al cronograma.  Se les sugiere que abran una carpeta  nombrada Física 2;  en la cual almacenaran su información, se les solicitara que los equipos formados, se comuniquen vía e-mail u otro  programa para comentar y analizar los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente clase.                Los alumnos que tengan PC y Programas elaboraran su informe, empleando el                   programa  Word, para registrar los resultados.
Evaluación	Informe en Power Point de la actividad.     Contenido:     Resumen de la Actividad.

5.22 Energía de ondas electromagnéticos

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos 

En una onda electromagnética, un campo magnético oscilante induce un campo eléctrico oscilante, el cual a su vez induce un campo magnético oscilante y así sucesivamente. Esta perturbación se propaga a la velocidad de la luz.

Todas las ondas electromagnéticas tienen la misma naturaleza y se propagan con la misma velocidad, pero cada clase se caracteriza por su longitud de onda() y su frecuencia().

Una de las características importantes de una onda electromagnética es que puede transportar energía de un punto a otro. En 1900, Max Planck afirmó que la radiación era emitida en forma de cuantos, paquetes de energía de frecuencia determinada, a los que Einstein llamó fotones, y la energía de un cuanto (fotón) está dada por:

donde h es la constante de Planck, de valor h = 6,63·10^-34 J·s, y  la frecuencia de la radiación.

5.21 Ondas electromagnéticas

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos

5.21 Ondas electromagnéticas: Propiedades espectro electromagnético

Son aquella ondas que no necesitan un medio natural para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y la ondas de radio, television y telefonía.

 Todas se propagan en el vació a una velocidad constante, muy alta (30000000 km/s) pero no  infinita.

Las ondas electromagnéticas se propagan a media una oscilación de campos eléctricos y magnéticos.

El espectro electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a todo el rango posible de radiación electromagnética. Esto incluye las ondas de radio, los infrarrojos, los rayos x, etc.

Las ondas del espectro electromagnético poseen picos o crestas, así como valles o vientres. 

5.20 Capo electromagnético

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos 

5.20 Campo electromagnético 

Un Campo Electromagnético o radiación electromagnética es una combinación de ondas que se propagan a través del espacio transportando diminutos paquetes de energía (fotones) de un lugar a otro.

Por tanto, se trata de ondas con un campo eléctrico y un campo magnético que provocan determinados efectos eléctricos y magnéticos de atracción y repulsión en un espacio.

Estos paquetes de energía son emitidos por fuentes naturales y artificiales.

Los campos eléctricos se producen por cargas eléctricas que crean un voltaje o tensión, de manera que su magnitud crece cuando el voltaje aumenta. Podemos estar hablando de una simple lámpara apagada conectada a la corriente. Las unidades del campo eléctrico son voltios por metro.

Los campos magnéticos son el resultado del flujo de corriente a través de los conductores o los dispositivos eléctricos y es directamente proporcional a esa corriente; a más corriente más campo magnético. Las unidades del campo magnético son Gauss (G) o Tesla (T).

5.19 Generadores

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos 

5.19 Generadores (transformación de energía mecánica en eléctrica) 

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son maquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acciona de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). 

Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M). Están basados en la ley de Faraday. 

Un generador es una maquina eléctrica que realiza el proceso inverso que un motor eléctrico, el cual transforma la energía eléctrica en energia mecánica. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases. 

Recapitulación 9

5.18 Ley de Faraday

Unidad 5 Fenómenos electromagnetismos 

5.18 Ley de Faraday 

La Ley de Faraday o inducción electromagnética, enuncia que el voltaje inducido en un circuito cerrado resulta directamente proporcional a la velocidad con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una dada superficie con el circuito haciendo de borde.Es decir, la fuerza electromagnética inducida en cualquier circuito cerrado es igual al negativo de la velocidad del tiempo del flujo magnético encerrado por el circuito.La Ley de Faraday predice cómo interaccionarán los campos magnéticos con los circuitos eléctricos para producir fuerzas electromagnéticas, o inducción electromagnética. Un principio fundamental operando en los transformadores, inductores y otros motores eléctricos o generadores.

5.17 Motores (transformaciones)

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos 

5.17 Motores (transformaciones) 

El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias  compuestas por un estátor y un rotor.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.

Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos moviles, bombas, medios de transporte eléctricos, eelectrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (DC), y por fuentes de corriente alterna (AC).

La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías , los paneles solares , fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia. 

5.16 Fuerza de Lorentz

Unidad 5 Fenómenos electromagnéticos 

5.16 Fuerza de Lorentz 

El campo magnético B se define de la Ley de la Fuerza de Lorentz, y específicamente de la fuerza magnética sobre una carga en movimiento. 

Las impliacciones de esta expresión incluyen:

1. La fuerza es perpendicular a ambas, a la velocidad v de la carga y al campo magnético B.

2. La magnitud de la fuerza es F = qvB senθ donde θ es el ángulo < 180 grados entre la velocidad y el campo magnético. Esto implica que la fuerza magnética sobre una carga estacionaria o una carga moviéndose paralela al campo magnético es cero.

3. La dirección de la fuerza está dada por la regla de la mano derecha. La fórmula de la fuerza de arriba está en forma de producto vectorial.