INDICE Capitulo 27. La Carga Eléctrica y la Ley de Coulomb Capitulo 28. El Campo Eléctrico Capitulo 29. La Ley de Gauss

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1 INDICE Capitulo 27. La Carga Eléctrica y la Ley de Coulomb Electromagnetismo. Un estudio preliminar La carga eléctrica Conductores y aislantes La Ley de Coulomb La carga está cuantizada La carga se conserva 9 Preguntas y problemas 10 Capitulo 28. El Campo Eléctrico Campos El campo eléctrico E El campo eléctrico de las cargas puntuales Líneas de fuerzas El campo eléctrico de las distribuciones de carga continua Una carga puntual en un campo eléctrico Un dipolo en un campo eléctrico 29 Preguntas y problemas 32 Capitulo 29. La Ley de Gauss El flujo de un campo vectorial El flujo del campo eléctrico La ley de Gauss Un conductor cargado aislado Aplicaciones de la ley de Gauss Ensayos experimentales de la ley de Gauss y de la ley de 54 Coulomb El modelo nuclear del átomo (Opcional) 56 Preguntas y problemas 58 Capitulo 30. El Potencial Eléctrico La electrostática y las fuerzas gravitatorias Energía potencial eléctrica Potencial eléctrico Cálculo del potencial a partir del campo El potencial debido a una carga puntual Potencial debido a un conjunto de cagas puntuales El potencial eléctrico de las distribuciones de carga continua Superficies equipotenciales Cálculo del campo a partir del potencial Un conductor aislado El acelerador electrostático (Opcional) 84 Preguntas y problemas 85 Capitulo 31. Capacitores y Dieléctricos Capacitancia Cálculo de la capacitancia Capacitores en serie y en paralelo Almacenamiento de energía en un campo eléctrico Capacitor con dieléctrico Dielétricicos: un examen atómico 105

2 Preguntas y problemas 109 Capitulo 32. Corriente y Resistencia Corriente eléctrica Densidad de corriente Resistencia, resistividad y conductividad La ley de Ohm La ley de Ohm: una visión microscópica Transferencias de energía en un circuito eléctrico Semiconductores (Opcional) Superconductidad (Opcional) 129 Preguntas y problemas 130 Capitulo 33. Circuitos de Corriente Continua Fuerza electromotriz Cálculo de la corriente en un circuito cerrado simple Diferencias de potencial Resistores en serie y en paralelo Circuitos de mallas múltiples Instrumentos de medición Circuitos RC 148 Preguntas y problemas 151 Capitulo 34. El Campo Magnético El campo magnético B La fuerza magnética sobre un a carga en movimiento Cargas circulantes El efecto Hall La fuerza magnética sobre una corriente Momento de torsión en una espira de corriente El dipolo magnético 176 Preguntas y problemas 177 Capitulo 35. La Ley de Ampere La ley de Biot Savart Aplicaciones de la ley de Biot y Savart Las líneas de B Dos conductores paralelos La ley de Ampere Solenoides y toroides El electromagnetismo y los marcos de referencia (opcional) 200 Preguntas y problemas 201 Capitulo 36. La Ley de la Inducción de Faraday Los experimentos de Faraday La ley de inducción de Faraday La ley de Lenz Fem de movimiento o cinética Campos eléctricos inducidos El betatrón La inducción y el movimiento relativo (Opcional) 222 Preguntas y problemas 225 Capitulo 37. Propiedades Magnéticas de la Materia 237

3 37.1. La ley de Gauss para el magnetismo Magnetismo atómico y nuclear Magnetización Materiales magnéticos El magnetismo de los planetas (opcional) 247 Preguntas y problemas 250 Capitulo 38. La Inductancia Inductancia Cálculo de la inductancia Circuitos LR Almacenamiento de energía en un campo magnético Oscilaciones electromagnéticas: análisis cuantitativo Oscilaciones electromagnéticas: Análisis cuantitativo Oscilaciones amortiguadas y forzadas 268 Preguntas y problemas 270 Capitulo 39. Circuitos de Corriente Alterna Corrientes alternas Tres elementos por separado Circuitos RLC de una sola malla Potencia en los circuitos de CA El transformador (Opcional) 288 Preguntas y problemas 289 Capitulo 40. Ecuaciones de Maxwell Ecuaciones básicas del electromagnetismo Campos magnéticos inducidos y la corriente de desplazamiento Ecuaciones de Maxwell Ecuaciones de Maxwell y oscilaciones en cavidades (opcional) 303 Preguntas y problemas 306 Capitulo 41. Ondas Electromagnéticas El espectro electromagnético Generación de una onda electromagnética Ondas viajeras y las ecuaciones de Maxwell Transporte de energía y el vector de Poynting Ímpetu y presión de la radiación (Opcional) 322 Preguntas y problemas 324 Capitulo 42. La Naturaleza y Propagación de la Muz La luz visible La velocidad de la luz El efecto Doppler relativista (Opcional) Deducción del efecto Doppler relativista (Opcional) Consecuencias del efecto Doppler relativista (Opcional) 340 Preguntas y problemas 341 Capitulo 43. Reflexión y Refracción en Superficies Planas Óptica geométrica y óptica ondulatoria Reflexión y refracción Deducción de la ley de la reflexión Formación de imágenes en espejos planos Deducción de la ley de la refracción 356

4 43.6. Reflexión interna total 359 Preguntas y problemas 361 Preguntas y problemas 361 Capitulo 44. Espejos y Lentes Esféricos Espejos esféricos Superficies esféricas refringentes Lentes delgadas Sistemas ópticos compuestos Instrumentos ópticos 384 Preguntas y problemas 387 Capitulo 45. Interferencia Interferencia por una rendija doble Coherencia Intensidad de la interferencia por una rendija doble Interferencia en películas delgadas Reversibilidad óptica y cambio de fase en la reflexión (opcional) El interferómetro de Michelson El interferómetro de Michelson y la propagación de la luz 409 (Opcional) Preguntas y problemas 411 Capitulo 46. Difracción Difracción y teoría ondulatoria de la luz Difracción por una sola rendija Intensidad de la difracción por una sola rendija Difracción por una abertura circular Interferencia por una rendija doble y difracción combinadas 428 Preguntas y problemas 432 Capitulo 47. Rejillas y Espectros Rendija múltiples Rejillas de difracción Dispersión y poder de resolución Difracción de los rayos X Holografía (Opcional) 449 Preguntas y problemas 451 Capitulo 48. Polarización Polarización Láminas polarizadotas Polarización por reflexión Doble refracción Polarización circular Dispersión de la luz Hacia el límite del cuanto 471 Preguntas y problemas 473 Capitulo 49. La Luz y la Física Cuántica Radiación térmica Ley de la radiación de Planck Cuantificación de la energía Capacidad calorífica de los sólidos 483

5 49.5. Efecto fotoeléctrico Teoría del fotón de Einstein El efecto Compton Espectros de Líneas 492 Preguntas y problemas 494 Capitulo 50. Naturaleza Ondulatoria de la Materia Comportamiento ondulatorio de las partículas Longitud de onda de de Broglie Prueba de la hipótesis de de Broglie Ondas, paquetes de ondas y partículas Relaciones de incertidumbre de Heisenberg Función de onda Partículas atrapadas y densidades de probabilidades Tunelización por una barrera Principio de correspondencia Ondas y partículas 522 Preguntas y problemas 525 Capitulo 51. Estructura del Átomo de Hidrógeno Teoría de Bohr El átomo de hidrógeno y la ecuación de Schodinger Ímpetu o momento angular Experimento de Stern Gerlach Espín del electrón Conteo de los estados del átomo de hidrógeno Estado base del hidrógeno Estado excitados del hidrógeno Detalles de la estructura atómica (Opcional) 551 Preguntas y problemas 553 Capitulo 52. Física Atómica El espectro de rayos X Los rayos X y la numeración de los elementos Construir átomos La tabla periódica Los láseres y la luz láser Einstein y el láser Cómo funciona el láser Estructura molecular 574 Preguntas y problemas 576 Capitulo 53. Conducción Eléctrica en los Sólidos Electrones de conducción en un metal Ocupación de los estados permitidos Conducción eléctrica en metales Bandas de energía permitidas y prohibidas Conductores, aislantes y semiconductores Semiconductores co impurezas Unión pn Electrónica óptica El transistor 599

6 Superconductores 600 Preguntas y problemas 602 Capitulo 54. Física Nuclear Descubrimiento del núcleo Algunas propiedades nucleares Desintegración radiactiva Desintegración alfa Desintegración beta Medición de la radiación ionizante Radiactividad natural Reacciones nucleares Modelos nucleares (Opcional) 625 Preguntas y problemas 628 Capitulo 55. Energía del Núcleo El átomo y el núcleo Fisión nuclear: el proceso básico Teoría de la fisión nuclear Reactores nucleares: principios básicos Un reactor natural Fusión termonuclear: proceso básicos Fusión termonuclear en las estrellas Fusión termonuclear controlada Confinamiento magnético Confinamiento inercial 652 Preguntas y problemas 654 Capitulo 56. Física de Partículas y Cosmología Interacciones de las partícula Familias de partículas Leyes de la conservación El modelo del quark La cosmología del Big Bang Nucleasíntesis La edad del universo 684 Preguntas y problemas 688 Apéndices A. El sistema internacional de unidades (SI) A-1 B. Algunas constantes fundamentales de la física A-3 C. Algunos datos astronómicos A-4 D. Propiedades de los elementos A-5 E. Tabla periódica de los elementos A-7 F. Partículas elementales A-8 G. Factores de conversión A-10 H. Fórmulas matemáticas A-11 I. Programa matemáticas A-14 J. Premios Nobel de física A-20 K. Tablas A-24 Respuestas a los problemas con numeración impar R-28 Créditos de las fotografías C-1

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