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Introducción a la Física moderna• A comienzos del siglo XX, dos

revoluciones en Física la Teoría de la Relatividad y la Física Cuántica.

• La primera extiende su ámbito de aplicación a la física de las altas velocidades, la segunda encuentra su aplicación a las dimensiones muy pequeñas (atómicas).

• La Física Relativista, trabaja con una constante universal La velocidad de la luz .

• La física Cuántica, rompe con conceptos básicos de la física clásica como lo son: Continuidad de la energía , determinismo, distinción entre ondas y partículas .etc…

• La necesidad de la física Cuántica se manifiesta, por las contradicciones con la física clásica para explicar fenómenos como:

• La Radiación del cuerpo Negro• Efecto Fotoeléctrico• Efecto Compton• Espectros de emisión y absorción

de la radiación EM por los átomos.

• El calor específico de los sólidos

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Las ecuaciones de Maxwell(I)

• Sintetizan la relación entre campos eléctricos y magnéticos:

• La 1ª Ley viene a ser el Teorema de Gauss para le campo eléctrico: esta ley da cuenta de las fuentes del campo eléctrico (Las cargas)

• La segunda es como el teorema de Gauss para el campo magnético. Indica la ausencia de fuentes y sumideros del campo Magnético. Como las líneas de campo magnético son cerradas, el flujo neto que atraviesa una superficie cerrada es nulo, también se descuelga de aquí la imposibilidad de polos magnéticos aislados

• La tercera Ley, Equivale a la ley de Faraday : Un campo magnético variable, produce un campo eléctrico. La variación de B, a través de una espira, produce en esta una corriente inducida , pero para que en un conductor circule la corriente elléctrica,se necesita un campo que genere la ddp.

• Cuarta ley Enunciada sin comprobación experimental. Es la ley de Ampere generalizada . Por razones de simetría postula que un campo magnético variable produce un campo eléctrico

εQsdE

S

=⋅∫rr

0=⋅∫S

sdB rr

∫∫

∫

∫ ∫

⋅−=⋅

⇒⋅−=Φ

−=

⋅=⋅

==

SC

S

C C

SdBdtdldE

SdBdtd

dtd

ldEQldF

QW

rrrr

rr

rrrr

ξ

ξ

∫∫ +=⋅ sdEdtdIldB

C

rrvr000 εµµ

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Ecuaciones de Maxwell (II)

• De las ecuaciones de campo eléctrico y campo magnético:

• De donde deducimos que los vectores E y B, son perpendiculares. • A partir de las ecuaciones de Maxwell podemos concluir que toda variación

de E implica una variación de B y viceversa.• Se puede deducir de ellas que es posible la existencia de campos

eléctricos y magnéticos en regiones donde no hubiese cargas ni corrientes. De donde deducimos que las variaciones de campos eléctricos y magnéticos pueden propagarse por el espacio

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)(4

;41

rrvQB

rrQE

rrrrr ×⋅=

⋅=

πµ

πε

Las Ondas electromagnéticas son transversales y consisten en la propagación, sin necesidad de soporte material alguno, de un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación

Dirección de propagación

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Ecuaciones de Maxwell(III) • La luz es una onda electromagnética. Pero no todas las ondas EM son perceptibles para el ojo humano. Sólo una pequeña zona entre 0,8 y 0,4 son capaces de impresionar nuestra retina. Es la luz visible.

• Radioondas (frecuencia entre 3.103 y 3.109 Hz) cubren un amplio espectro de longitud de onda que va desde las kilométricas en ondas largas hasta la onda corta. Se producen en un circuito oscilante (condensador + Bovina) se emplean en radiodifusión y telecomunicaciones.

• Microondas (3.109-3.1012Hz). Se producen por vibración molecular. Se emplean en radioastronomía y comunicaciones.

• Rayos infrarrojos (3.1012-3.1014 Hz) Se producen por vibraciones atómicas. Se emplean en industria y medicina.

• Luz Visible(3,8.1014-7,7.1014 Hz) Son producidas por los electrones mas externos de los átomos en vibración. Se emplean para visión, láser, etc..La radiación Solar está formada por un 60% de rayos visibles 37%de infrarroja y 3% de Ultravioleta.

• Rayos U.V. (8.1014-1017 Hz) Se producen por oscilaciones de electrones internos en los átomos . Utilizadas en medicina.

• Rayos X ( 1016-1021Hz) oscilaciones de electrones próximos al núcleo se emplean en medicina.(Peligrosas)

• Radiación Gamma(γ) (1019 Hz y mayores): Son de orígen nuclear, aparecen en reacciones nucleares muy perjudiciales

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Ecuaciones de Maxwell(IV)Velocidad de las ondas EM

• Maxwell calculó la velocidad de propagación de las ondas EM (c) los resultados obtenidos han sido:

• Valor que coincide con la de la luz, por lo que supuso que la Luz en una onda EM y propuso una formulación única para la luz, la electricidad y el magnetismo fundiéndolos en el Electromagnetismo

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