Teoria Elctromagnetica De La Luz

Uno de los acontecimientos más espectaculares para el hombre fue y sigue siendo el de los fenómenos eléctricos. Desde la antigüedad, 600 a.C. Tales de Mileto observó que al frotar el ámbar (vocablo griego que significa electrón) con piel de gato, se podían atraer pequeños materiales ligeros (por ejemplo, pajas secas). Posteriormente, otros investigadores contribuyeron al desarrollo de la electricidad, hasta llegar a James Maxwell (1864), quien propuso la Teoría electromagnética de la Luz.

En la actualidad, se obtiene gran cantidad de energía eléctrica producida por centrales hidroeléctricas, termoeléctricas y núcleo eléctricas Esta energía es consumida en las grandes ciudades, en los hogares, en las fábricas y en los centros de trabajo.

Con el estudio de este fascículo aprenderás que la electricidad es una rama de la Física y por esta razón iniciaremos con el tema que trata lo relacionado con la corriente eléctrica: las fuentes de energía, las variables que intervienen en un circuito eléctrico y lo que concierne a la potencia. Posteriormente, abordaremos el tema de inducción magnética, que comprende el efecto magnético de la corriente, la medición de ésta y la transformación de la energía mecánica en eléctrica.

Para comprender estos contenidos será necesario que apliques lo aprendido en Física I y Física II, donde experimentaste con pilas y focos, con circuitos en serie y en paralelo para encontrar variables en un sistema eléctrico, por ejemplo, la brillantez de un foco. Ahora aprenderás a medir la potencia de un foco al calentar agua en un tortillero, mediante la expresión:

También relacionarás la potencia de un foco y de los motores con los valores de voltaje e intensidad de la corriente y aprenderás a manejar los aparatos para medir dichos valores.

En Física II aprendiste que la energía potencial se podía transformar en calor; para ello subías y bajabas un peso por medio de un cordel que al friccionar con el recipiente de agua transmitía esta energía en forma de calor al agua, y dentro tenía unas paletas que agitaban el agua. En consecuencia, el agua se calentaba, y conociendo su masa y la diferencia de temperatura se encontraba lo que se conoce como el equivalente mecánico del calor. Ahora, en el caso contrario, en la figura 1 se observa la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, obteniendo el mismo resultado que en el equivalente mecánico.

Figura 1.

En esta figura se muestra el empleo de una pila de 1.5 volts que suministra energía eléctrica al motor, donde se enrolla un cordel que levanta un objeto de 2N (de peso) a una altura de 1.5 m y transforma, así, energía eléctrica en mecánica. En este caso, los intercambios de energía suceden en el sistema pila-motor-objeto, es decir, la reacción química de la pila produce la energía eléctrica que posteriormente se transformará en energía mecánica del objeto que se eleva.

Este tipo de fenómenos, con sus variantes respectivas, es lo que vas a estudiar en este fascículo

ELECTRIZIDAD Y MAGNETISMO

1.1 CORRIENTE ELÉCTRICA

El uso de la energía eléctrica es tan común en nuestros días que la mayor parte de las actividades que realizamos diariamente se relacionan con ésta; por ejemplo, gracias a ella puedes encender tu estéreo para oír música, en el caso de la televisión para ver imágenes, en el de una bomba de agua para observar las transformaciones de energía eléctrica en potencial y cinética.

¿Consideras que estas afirmaciones son correctas? ¿Qué otras aplicaciones podrías encontrar en la vida cotidiana? ¿Te imaginas cómo fue la vida cuando no se aprovechaba la energía eléctrica?

Sabemos que la electricidad se genera por conversiones de energía originada por el caudal de los ríos, como en las presas (aunque no es la única fuente de energía), mas ¿conoces alguna otra forma en que se genera la electricidad en México? La corriente eléctrica generada se lleva a las grandes ciudades mediante cables de alta tensión y a través de transformadores se transporta a nuestras casas por medio de conductores.

¿Por qué se usan alambres de cobre en instalaciones eléctricas caseras? ¿Por qué los alambres de cobre se cubren de plástico? De acuerdo con la función de un aparato eléctrico algunas veces se usa el alambre nicromel, por ejemplo, en las resistencias de las parrillas eléctricas. ¿Por qué en éstas se usa alambre de nicromel y no de cobre?

Para poder comprender lo anterior, en este momento veremos qué son las fuentes de energía, para posteriormente identificar las características que tienen los circuitos eléctricos simples y las variables que intervienen en éstos (resistencia, intensidad, voltaje, potencia).

.1.1 FUENTES DE ENERGÍA

Las fuentes de energía disponibles que se utilizan para satisfacer las necesidades básicas del individuo, como comer, dormir y divertirse, así como las que se usan con la fuerza de los caballos, de las corrientes de un río, la combustión de la madera, la que genera el Sol, entre otras, son la base para realizar una serie de cambios en beneficio de la sociedad. Ejemplos de transformación de energía son: la transformación de la energía solar que hacen las plantas para su asimilación en almidones y carbohidratos (figura 3-c); la transformación de la energía que se aprovecha del caudal y las caídas de agua de los ríos en la producción de energía eléctrica que, a su vez, se utiliza como fuente energética para el transporte eléctrico (figura 3-a).

Figura 3.

Se advierte en la figuras 3a y 3b que el trolebús y el tren de juguete transforman la energía eléctrica en energía mecánica de movimiento. Por otro lado, las plantas, en un proceso de fotosíntesis, transforman la energía solar en energía química de los alimentos, que posteriormente consumirá el hombre.

Las fuentes de energía más sencillas son aquellas que transforman la energía química en eléctrica, por ejemplo, las pilas, baterías o acumuladores, que a su vez la transformarán en energía mecánica (figuras 3-a y 3-b); o bien, en una termoeléctrica donde se quema combustible para generar electricidad.

Existen otras fuentes de energía que se pueden aprovechar como: la energía del vapor de agua que se usa para mover generadores (plantas geotérmicas); la energía que produce el viento para mover molinos y éstos a su vez poder mover generadores (energía eólica); y la energía nuclear que produce, por ejemplo, la fisión del uranio.

En la vida diaria se aplican las transformaciones de energía, por ejemplo, al utilizar el elevador de un edificio o al levantar una grúa eléctrica objetos pesados, transformando la energía eléctrica en energía potencial gravitacional

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