Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Campos magnéticos y sus fuentes


Los campos magnéticos son un concepto fundamental en el estudio del magnetismo y el electromagnetismo. Son campos invisibles que ejercen fuerzas sobre partículas con la propiedad de magnetismo. Estos campos juegan un papel importante en muchos aspectos de la física y tienen numerosas aplicaciones prácticas. Comprender los campos magnéticos y sus fuentes es la clave para comprender fenómenos complejos tanto en sistemas naturales como tecnológicos.

¿Qué es un campo magnético?

Un campo magnético es un campo vectorial alrededor de un imán, corriente eléctrica o campo eléctrico cambiante, en el que se pueden observar fuerzas magnéticas. Se representa matemáticamente por vectores y gráficamente por líneas. La dirección del campo magnético está dada por la dirección de la fuerza que actúa sobre el polo norte de un imán en un punto dado.

Ejemplo visual: líneas de campo magnético alrededor de un imán de barra

Considere un simple imán de barra. Las líneas de campo magnético pueden verse emergiendo del polo norte del imán y formando un lazo para entrar al polo sur. Un ejemplo se da a continuación:


    
    N
    S

En este ejemplo, las líneas rojas representan las líneas de campo magnético. Van de norte (N) a sur (S) y muestran cómo el campo cubre el espacio alrededor del imán.

Fuentes de campos magnéticos

Hay muchas fuentes de campos magnéticos, que se clasifican principalmente como imanes permanentes, corrientes eléctricas y campos eléctricos cambiantes.

Imanes permanentes

Los imanes permanentes producen campos magnéticos debido a la alineación de los dominios magnéticos dentro del material. Estos dominios son regiones donde los momentos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección.

Ejemplo: Elementos del hogar como los imanes de nevera son imanes permanentes. Los dominios en estos materiales se alinean para producir un campo magnético permanente.

Corrientes eléctricas

Las corrientes eléctricas también producen campos magnéticos. Esto se puede entender con la ayuda de la ley de Ampere, según la cual el campo magnético en el espacio alrededor de una corriente eléctrica es proporcional a la corriente, lo que se expresa como:

 ∮ B • dl = μ₀I

Aquí, B representa el campo magnético, dl es un elemento infinitesimal de un bucle cerrado, μ₀ es la permeabilidad del espacio libre, y I es la corriente que fluye a través del bucle.

Ejemplo visual: campo magnético alrededor de un alambre con corriente


    
    
    I

El círculo representa la sección transversal de un alambre que lleva corriente I. La línea circular azul muestra la dirección del campo magnético que rodea el alambre.

Campo eléctrico cambiante

Según las ecuaciones de Maxwell, un campo eléctrico cambiante también produce un campo magnético. Esto conduce al concepto de ondas electromagnéticas, donde campos eléctricos y magnéticos cambiantes se propagan por el espacio.

Descripción matemática del campo magnético

El campo magnético se describe matemáticamente usando varias ecuaciones y cantidades clave:

Intensidad del campo magnético (B)

La intensidad del campo magnético, también conocida como densidad de flujo magnético, se representa con el símbolo B. Es una cantidad vectorial medida en Tesla (T). Muestra la magnitud y la dirección del campo magnético. La intensidad de campo magnético producida por una corriente I en un conductor largo y recto a una distancia r está dada por:

 B = (μ₀I) / (2πr)

donde μ₀ es la permitividad del espacio libre.

Flujo magnético

El flujo magnético es la medida del campo magnético total que pasa a través de una superficie dada. Se representa por Φ y se mide en webers (Wb). El flujo a través de una superficie se define como:

 Φ = B • A = BA cos(θ)

donde B es el campo magnético, A es el área de la superficie, y θ es el ángulo entre el campo magnético y la normal a la superficie.

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento

Una fuerza se aplica a una partícula cargada que se mueve en un campo magnético. Esta fuerza se llama fuerza de Lorentz, que se da como sigue:

 F = q(v × B)

Aquí, F es la fuerza, q es la carga de la partícula, v es la velocidad de la partícula, y B es el campo magnético. La fuerza es perpendicular tanto a la velocidad de la carga como al campo magnético.

Aplicaciones de los campos magnéticos

Los campos magnéticos tienen muchas aplicaciones en la vida cotidiana y la tecnología avanzada:

Brújula

Una brújula usa un pequeño imán (aguja) que se alinea con el campo magnético de la Tierra, lo que la convierte en una herramienta útil para la navegación.

Electroimanes

Los electroimanes se fabrican enrollando un alambre en una bobina y haciendo pasar una corriente eléctrica a través de ella. Se utilizan en una variedad de dispositivos como timbres eléctricos, grúas magnéticas y máquinas MRI.

Generador y motor eléctrico

Los campos magnéticos son fundamentales para el funcionamiento de generadores y motores. En los generadores, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica utilizando campos magnéticos, mientras que los motores hacen lo opuesto.

Conclusión

Los campos magnéticos son un componente fundamental del electromagnetismo y desempeñan un papel clave en muchos procesos físicos. Comprender cómo funcionan los campos magnéticos y qué los genera es crucial para entender fenómenos naturales y diseñar aplicaciones tecnológicas. Ya sean imanes permanentes, corrientes eléctricas o campos eléctricos cambiantes, los campos magnéticos tienen una presencia vasta e influyente en el mundo de la física.


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Campos magnéticos y sus fuentes

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