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miércoles, 7 de noviembre de 2012
El Magnetismo
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Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita
o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el
níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre
de magnetismo.
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Los imanes:
Un imán es un material
capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también
puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus
propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la
magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a
partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente
es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal
no conserva su magnetismo tras haber sido imantado.
En un imán la capacidad de
atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y
sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la
Tierra, que es un gigantesco imán natural.
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Desde hace tiempo es conocido que una corriente
eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la
materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los
electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un
microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en
todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta
propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como
un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado.
Imantar un material es ordenar sus
imanes atómicos.
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El magnetismo es producido por
imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales,
tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos
diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos
imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el
polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes
se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.
Cuando se pasa una piedra imán por
un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros
pedazos de hierro.
La atracción o repulsión entre dos
polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia
entre ellos.
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Campo magnético:
Se denomina campo magnético
a la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán.
Un campo magnético se representa
mediante líneas de campo.
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Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro,
níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos).
La imantación se transmite a
distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y
en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético.
Las líneas del campo magnético
revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo,
rodean el imán y penetran por el otro polo.
Fuera del imán, el campo esta
dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es
mayor donde están mas juntas las líneas (la intensidad es máxima en los
polos).
El campo eléctrico es una
consecuencia relativista del campo magnético. El movimiento de la carga
produce un campo magnético.
En un imán de barra común, que al
parecer esta inmóvil, esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran
en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye
una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los
electrones en rotación son imanes diminutos.
UNA CARGA EN MOVIMIENTO PRODUCE UN
CAMPO MAGNÉTICO
La brújula:
La brújula señala al norte magnético
de la tierra, que no coincide con el norte geográfico, ya que
conoce había explicado antes los polos opuestos se atraen y los similares se
repelen, en el norte geográfico de la tierra se encuentra el polo sur
magnéticamente hablando por lo que su opuesto (el norte en este caso) apunta
lo contrario en una brújula.
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Refracción de la Luz
Refracción de la luz es el cambio de dirección que
experimenta un rayo al pasar de un medio menos refringente a otro más refringente.
Una cuchara introducida parcialmente en el agua, se ve
quebrada en la parte donde hace contacto con la superficie del líquido.
La refracción de la luz consiste en la
desviación de los rayos luminosos cuando ellos pasan de un medio a otro de
distinta densidad óptica.
Para un observador situado en un medio menos denso,
como el aire, un objeto situado en un medio más denso parece estar más cerca de
la superficie de separación de lo que está en realidad. Un ejemplo habitual es
el de un objeto sumergido, observado desde encima del agua, como se muestra en
la figura 3 (sólo se representan rayos oblicuos para ilustrar el fenómeno con
más claridad). El rayo DB procedente del punto D del objeto se desvía
alejándose de la normal, hacia el punto A. Por ello, el objeto parece situado
en C, donde la línea ABC intersecta una línea perpendicular a la superficie del
agua y que pasa por D.
Leyes de la Refracción
Rayo
Incidente, es aquel que llega a la superficie de separación de dos medios.
Rayo
Refractado, el rayo que pasa al otro medio.
Ángulo de
Incidencia, el ángulo que se forma entre el incidente y la normal.
Ángulo de
Refracción, el ángulo formado por la normal y el rayo refractado.
Normal, es la
perpendicular a la superficie de separación de los medios trazados.
Primera Ley de la Refracción
El rayo incidente, la normal y el rayo refractado
pertenecen al mismo plano.
Segunda Ley de la Refracción o Ley de
Snell
La razón o cociente entre el seno del ángulo de
incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante, llamada índice
de refracción, del segundo medio respecto del primero o sea:
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Sen i
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= n
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XXXXX
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Del agua respecto al aire es n = 1.333
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Sen r
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Del vidrio respecto del aire es n =
1.5
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Relación entre la velocidad de la luz en
el vacío y en medios transparentes
La relación entre la velocidad de la luz en el vacío o
aire y la velocidad de la luz en otro medio material transparente se llama
índice de refracción de la luz.
La velocidad de propagación de la luz en
un medio material homogéneo y transparente es constante pero menor que la
velocidad de propagación de la luz en el vacío.
Llamamos v1 y v2, a cada una de las velocidades
respectivas y n al índice de refracción, tenemos:
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n =
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v1
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XXXXX
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n = índice de refracción
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v2
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v1 = velocidad de la luz en el aire
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v2 = velocidad de la luz en el otro
medio
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Índices de refracción absolutos para la
luz
Vacío 1.00
Aire 1.0000294
Agua 1.33
Alcohol etílico 1.36
Benceno 1.50
Vidrio 1.52
Diamante 2.42
Sal gema 1.54
Ácido sulfúrico 1.63
Éter 1.36
Hielo 1.32
Conocidos los índices de refracción podemos hallar la
velocidad de la luz en estos medios.
En la figura 4 se muestra la trayectoria de un rayo de
luz que atraviesa varios medios con superficies de separación paralelas. El
índice de refracción del agua es más bajo que el del vidrio. Como el índice de
refracción del primer y el último medio es el mismo, el rayo emerge en
dirección paralela al rayo incidente AB, pero resulta desplazado.
El fulgor de las piedras
preciosas, y sobre todo, del diamante es debido también a la reflexión total,
pues este fenómeno es muy intenso en ellas por poseer un índice de
refracción muy elevado y de ahí los variados destellos y tonalidades que
presentan
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