Fundamentos fisicos de los sensores 44 paginas

Service Training
Programa autodidáctico Técnica 501
Sensórica del vehículo
Fundamentos físicos

2
El Programa autodidáctico informa sobre
las bases del diseño y funcionamiento de
nuevos desarrollos.
No se actualizan los contenidos.
Para las instrucciones de comprobación, ajuste
y reparación de actualidad haga el favor de
consultar la documentación del Servicio
Posventa prevista para esos efectos.
Atención
Nota
Unas exigencias cada vez más altas, planteadas a la seguridad, al manejo y al confort, conducen a sistemas cada
vez más complejos en la construcción de vehículos. Según la misión del caso concreto, estos sistemas requieren
una gran cantidad de información que se les suministra por medio de sensores. Por consecuencia resulta de ahí
una multiplicidad casi confusa de los diferentes tipos de sensores y designaciones de éstos.
Todos estos sensores y su efecto, sin embargo, se basan en una limitada cantidad de fundamentos y
procedimientos de medición físicos.
Los Programas autodidácticos relativos a la sensórica del vehículo persiguen el objetivo de dar a conocer estos
diferentes procedimientos de medición y sus fundamentos físicos de un modo sencillo y plástico y asignarlos a los
diferentes tipos de sensores. La metodología de estos cuadernos se propone facilitarle la labor de identificar los
sensores que se implantan en los sistemas de los vehículos y de calificar la información que suministran al sistema
sobre la base de las diferentes leyes de la física. Los Programas autodidácticos relativos a la sensórica del
vehículo están pensados con ello como una obra de consulta central, que se propone respaldarle para
comprender los complejos sistemas del vehículo y para la localización de averías.
Con este Programa autodidáctico sobre los fundamentos físicos de la sensórica del vehículo resulta posible
"desempolvar" los conocimientos que habían sido adquiridos en los tiempos de la asistencia escolar. Entre otros,
se repiten conceptos sobre teorías centrales de la física, tales como de la mecánica cuántica o de la relatividad,
que en la escuela o se habían contemplado solamente poco o no habían sido tenidos en cuenta. Pero aquí no se
trata de explicar estas teorías de un modo matemáticamente exacto, porque ello excedería tanto la extensión
como el sentido de este cuaderno. De lo que se trata es de dar a conocer que existen estas importantes teorías y
los significados centrales que suponen estas estructuras mentales frecuentemente muy abstractas para la técnica
que nos rodea.

3
Índice
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

¿Qué son los movimientos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

¿Qué es la energía? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

¿Qué es la materia? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

¿Qué es el magnetismo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

¿Qué son las ondas electromagnéticas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

¿Qué es el sonido? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

¿Qué significan U, I, R y C? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

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Introducción
Estructura de la serie dedicada a la sensórica del vehículo
Los Programas autodidácticos dedicados a la sensórica del vehículo abarcarán previsiblemente tres cuadernos:
- Sensórica del vehículo - Fundamentos físicos
- Sensórica del vehículo - Metodología de las mediciones
- Sensórica del vehículo - Técnica de sensores
Estos tres cuadernos forman una estructura acumulativa y constituyen, en su conjunto, una obra de consulta sobre
el tema de la sensórica del vehículo o bien de los sensores en la técnica de automoción. 
La división en tres cuadernos se llevó a cabo para limitar el número de páginas de cada uno a una cantidad
sensata.
Contenidos de la serie dedicada a la sensórica del vehículo
En este primer cuaderno de la serie dedicada a la
sensórica del vehículo se tratan los fundamentos
físicos que son imprescindibles para comprender el
funcionamiento de los diferentes sensores. Se intenta
transferir estas bases del modo más plástico posible y
se ha renunciado a reproducir aquí las partes
matemáticas en que se basa la física.
Las ideas modélicas aplicadas describen las
conclusiones actuales de la física, en gran parte en
una forma bastante simplificada y, por tanto,
incompleta. Quienes ya disponen de extensos
conocimientos físicos básicos podrán saltarse esta
primera parte o bien la podrán utilizar para refrescar
sus conocimientos.
El cuaderno "Sensórica del vehículo - Metodología
de las mediciones" se dedica a los diferentes
procedimientos de medición que se aplican con los
sensores.
Las descripciones que figuran en el segundo
cuaderno presuponen el conocimiento de las bases
proporcionadas en este cuaderno.
El cuaderno "Sensórica del vehículo - Técnica de los
sensores", por último, proporciona una panorámica
general de los diferentes tipos de sensores que se
emplean actualmente en la construcción de vehículos
y los clasifica en función de los métodos de medición
que se presentan en el segundo cuaderno. Para cada
sensor se describe la aplicación de su señal, la
estructura del propio sensor y su forma de
funcionamiento, tomando como referencia el
procedimiento de medición.

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¿Qué significa la sensórica?
Desde el punto de vista técnico, la sensórica se dedica al conocimiento y la aplicación de sensores, para controlar
y regular sistemas técnicos. Un sensor es un captador de medida, destinado a registrar determinadas
características físicas y transformarlas en una señal electrónicamente utilizable. El sensor constituye con ello la
interfaz entre el mundo exterior y el interior del sistema destinado a una determinada magnitud de medida.
Los sentidos del automóvil
Para tener un concepto claro acerca de la sensórica
técnica en la construcción de automóviles resulta
aceptable establecer una comparación con el
conjunto psicológico-sensorial de un sistema
biológico como el del ser humano.
Decimos que tenemos seis sentidos y que para cada
uno de ellos poseemos sensores específicos.
Para el sentido óptico (la vista) estamos dotados de
dos ojos con sensores fotosensibles, que posibilitan la
identificación de colores y contrastes claro-oscuro.
Los diferentes sensores ya se encuentran
interconectados en el ojo de modo que resultan
excelentemente adecuados para la identificación del
muestreo. Una valoración de los datos ópticos,
supeditada a la edad y a la experiencia, por parte
del cerebro, nos permite estimar a grosso modo
distancias, velocidades y movimientos de objetos en
nuestro alrededor.
Nuestro sentido acústico (oído) registra ondas
sonoras. El sentido del equilibrio nos permite, entre
otras cosas, un andar erguido, y como producto
accesorio nos permite sentir la aceleración.
Con los captadores sensibles a efectos de presión de
nuestro tacto palpamos nuestro entorno en el sentido
auténtico de la palabra. En nuestro interior y en
nuestra piel poseemos sensores térmicos que
constituyen nuestro sentido de la temperatura y nos
advierten de temperaturas demasiado altas o bajas,
que pudieran dañar nuestro organismo.
No tenemos ningún sentido que nos permita captar
ondas electromagnéticas fuera de la luz infrarroja o
visible y tampoco para la electricidad, radiactividad
o la presión atmosférica, por sólo mencionar unas
cuantas magnitudes físicas para las cuales nos faltan
los sensores necesarios.
Muchas impresiones sensoriales de nuestro entorno
las recibimos de forma indirecta, como una
interpretación de nuestro cerebro, sin poderlas
cuantificar de forma concreta. Podemos catalogar las
sensaciones como intensas, menos intensas o débiles,
pero no disponemos de datos de medición concretos
y, por tanto, comparables. Es por ello que la
capacidad de expresión de la sensórica fisiológica de
un sistema biológico tiene una manifestación muy
individual y es difícilmente comparable. 
Esto es muy diferente en el caso de la sensórica
técnica.
Un automóvil de vanguardia, con sus múltiples
sistemas de regulación y de asistencia para la
conducción, dispone de muchos más sentidos de los
que hemos sido dotados nosotros mismos. Por medio
de sensores técnicos se captan temperaturas,
regímenes de revoluciones, distancias, velocidades,
pares de giro, presiones, trayectos, cantidades de
sustancias y muchos parámetros más, y se
transforman en resultados de medición concretos y
comparables. 
Hacen posible que los sistemas valoren magnitudes
de medición y deriven de ahí operaciones de
regulación.

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¿Qué son los movimientos?
Aparte de la pregunta aparentemente simple de ¿qué es el movimiento? resulta sobre todo significante el motivo
o la causa de un movimiento. Aquí intervienen los conceptos de la fuerza, aceleración y par de giro.
Movimientos absolutos y relativos
En el sentido físico ya no se habla hoy en día de un
movimiento absoluto. 
Se entiende por tal el movimiento de un objeto
referido al espacio absoluto que le rodea (universo).
Pero de acuerdo con los criterios actuales es éste un
movimiento relativo: el de un objeto con relación al
universo como sistema de referencia.
Sin embargo, el movimiento no sólo puede ser
descrito a través de la referencia con respecto al
espacio del entorno, sino que también con referencia
al observador o con relación a otro objeto. Según
cuál sea el sistema de referencia (sistema inercial)
que se emplee, resultan de ahí diferentes
observaciones del movimiento.
Una taza de café situada en la mesa de un ferrocarril
en movimiento se encuentra en reposo con referencia
al pasajero del ferrocarril, pero para el observador
que se encuentra en el andén de la estación, la taza
se encuentra en movimiento. A ojos de otro
observador situado en el centro de la vía láctea, la
taza, el pasajero y el primer observador se
encuentran en un movimiento bastante ágil; circulan
(a unos 961.200 km/h) por nuestra galaxia. A la
pregunta de ¿cuál es la velocidad de la taza? el
primero respondería con 0 km/h, el segundo p. ej.
con 250 km/h y el tercero con aprox. 961.200 km/h.
Son tres afirmaciones diferentes, todas ellas
comprobables y ciertas a la vez. 
Por eso es importante mencionar el sistema de
referencia cuando se describe un movimiento.
Para el observador en el sistema de referencia denominado
"ferrocarril" la taza se mantiene en reposo, en relación con
el observador y con el sistema de referencia.
Para el observador que se encuentra en el andén, tanto la
taza como el ferrocarril y sus pasajeros se encuentran en
movimiento, contemplado en relación con él y un sistema
de referencia diferente, llamada "estación".
s501_001s501_002

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Fuerza y par de giro
Como causas de un movimiento vienen al caso, entre
otras, las fuerzas o los pares de giro. Una fuerza es
una magnitud física orientada, capaz de deformar o
acelerar un cuerpo. Si la fuerza actúa a través de un
brazo de palanca, es decir, con referencia a un punto
de giro, se obtiene el par de giro como magnitud
física.
Si la dirección de la fuerza y el brazo de palanca
forman un ángulo recto, el par de giro puede ser
descrito, de forma simplificada, como el producto de
la fuerza por la longitud del brazo de palanca.
La aceleración causada por una fuerza o un par de
giro hace variar el estado de movimiento, es decir, la
velocidad o la dirección.
En términos matemáticos se describe una fuerza
como el producto de la masa del cuerpo sobre el que
actúa y la aceleración que experimenta éste a raíz de
la fuerza (segunda ley de Newton).
El cuerpo se encuentra en reposo y no hay ninguna fuerza
(F) actuando sobre él.
Con una fuerza lineal (F), que actúe sobre el cuerpo, se lo
puede acelerar y/o deformar.
s501_003
s501_004
Si una fuerza (F) actúa a través de un brazo de palanca se
produce un par de giro (M).
s501_005
Hay una serie de fuerzas que se emplean como conceptos definidos e intervienen en la descripción de los
sensores.
A continuación queremos contemplar brevemente:
- la fuerza de gravitación,
- la fuerza de inercia,
- la fuerza centrífuga,
- la fuerza centrípeta y
- y la fuerza de Coriolis.

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Fuerza de gravitación
Para nosotros, en la tierra, la fuerza de la gravitación
es causada predominantemente por la masa de
nuestro planeta. La gravitación actúa en dirección al
centro de la tierra. Cada objeto que se encuentra en
el ámbito de influencia de la tierra se encuentra
sometido a esa fuerza. Sin embargo, la gravitación
disminuye con el cuadrado de la distancia hacia la
tierra.
Según la segunda ley de Newton resulta posible
derivar matemáticamente, de la fuerza de
gravitación, la aceleración que experimenta un
cuerpo que cae.
Esta aceleración equivale a 9,81 m/s2. Es decir, que
en la caída libre hacia la tierra experimentamos a
cada segundo una mayor celeridad de nuestra
velocidad, en 9,81 m/s, si dejamos de considerar
otras magnitudes condicionantes como la fricción o la
fuerza ascensional.
Según Newton, sentimos la fuerza de gravitación,
al estar parados en la tierra, porque hay una fuerza
contraria, de la misma magnitud, que oprime de
debajo contra nuestros pies. A esto le dio el nombre
"actio = reactio" o bien "lex tertia" (tercera ley de
Newton).
Con ayuda de la mecánica newtoniana resulta
posible describir y derivar matemáticamente la
gravitación con una exactitud suficiente, tal y como la
experimentamos. Únicamente a la hora de describir
el comportamiento de masas muy grandes, como las
que intervienen en las estrellas de neutrones o en los
agujeros negros, con los criterios de Newton ya no
pueden describirse con la suficiente exactitud los
fenómenos observados. Newton tampoco podía decir
cómo tiene sus orígenes la gravitación y según qué
reglas funciona.
s501_006
Según el concepto
gravitacional de Newton,
en la tierra actúa una
fuerza de gravitación de
9,81 N sobre un cuerpo
con 1 kg de masa.
Según la tercera ley de Newton, las fuerzas intervienen
siempre por parejas opuestas. En virtud de que
(normalmente) no nos sumimos en el suelo ni nos ponemos
a flotar sin motivo, debe haber una fuerza de la misma
magnitud (flecha roja) que actúa en contra de la fuerza
gravitacional (flecha verde).
s501_008

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Tomando como base la teoría general de la
relatividad de Albert Einstein, no se contempla la
gravitación como una fuerza que actúa sobre un
cuerpo en caída libre, sino como una propiedad
geométrica del espacio cuadridimensional (espacio-
tiempo).
Esta idea modélica de la estructura fundamental del
universo es constituida por las tres direcciones
espaciales y el tiempo. Lo nuevo en esta
contemplación no consiste en que todos los objetos
interactúan en un escenario estático invariable, es
decir, en el espacio que los rodea, sino en que los
objetos también influyen sobre el escenario, tal y
como el escenario influye sobre los objetos.
En términos muy simplificados, esto significa que
todos los objetos que poseen una masa engendran
en el sitio de su localización una perturbación o bien
una curvatura en la estructura de este espacio-
tiempo. Cuanto mayor es la masa, tanto más
intensamente se "curva" la estructura del espacio-
tiempo.
Si es muy grande la diferencia entre las masas de dos
objetos, la influencia del más ligero apenas si se
manifiesta de un modo mensurable en comparación
con el objeto más pesado.
Esto significa que, en comparación con la influencia
que ejerce la tierra sobre un avión, la influencia del
avión sobre la tierra es despreciablemente pequeña.
Si otro objeto en movimiento por el universo ingresa
en una zona caracterizada por esa curvatura, la
curvatura de la estructura espacio-tiempo lo desvía
en dirección hacia el objeto que posee masa en
abundancia.
Si la intensidad y orientación del propio movimiento
del objeto son suficientes para recorrer la curvatura
el objeto logra abandonar nuevamente la zona
curvada. Si la intensidad y la orientación del
movimiento propio no son suficientes, entonces el
objeto más ligero se desploma hacia el de la masa
mayor. A diferencia de la definición newtoniana, en
este caso de la caída libre ya no actúan fuerzas
sobre el objeto. Carece de gravedad.
La "curvatura" en la estructura espacio-tiempo causada por un objeto de gran masa hace que
otro objeto ligero, en movimiento rectilíneo, se salga de su trayectoria.
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Fuerza de inercia
Las fuerzas de inercia también reciben el nombre de
fuerzas aparentes. Las fuerzas centrífuga, centrípeta
y de Coriolis también pertenecen a las fuerzas de
inercia o aparentes. El término de la fuerza aparente
se refiere a la particularidad de que la descripción
del efecto de la fuerza depende de si el observador y
el objeto observado se encuentran en el mismo
sistema de referencia.
Supongamos el caso de una manzana que se
encuentra al lado de usted sobre el asiento del
acompañante en su automóvil. Usted circula a
velocidad constante y la manzana se encuentra, igual
que usted, en reposo con referencia al automóvil.
Usted puede ver que la manzana no se mueve en el
asiento. Si ahora usted frena de forma repentina, la
manzana sale disparada en dirección de marcha,
mientras que usted es retenido por el cinturón de
seguridad. Desde su punto de vista, es la manzana la
que modifica su estado de movimiento, mientras que
el de usted no varía.
Esto significa que debe haber actuado una fuerza
que provocó el movimiento de la manzana en el
automóvil como sistema de referencia. Esa es la
fuerza de inercia. A esto también se le llama
simplemente inercia o se define como la tendencia de
un cuerpo a conservar su estado de movimiento.
Desde el punto de vista de un espectador situado en
la calle, ante el que usted pasa frenando, ese
fenómeno es diferente: usted experimenta una
aceleración negativa provocada por una fuerza, la
fuerza de frenado, en virtud de que se encuentra
ligado a través de los cinturones de seguridad al
automóvil en fase de frenada. Durante esa
operación, la manzana sigue adelante a esa
velocidad constante, por no actuar ninguna fuerza de
frenado contra ella. Desde ese punto de vista, es
usted quien experimenta un cambio en su estado de
movimiento, mientras que la manzana conserva el
suyo. El observador no necesita ninguna fuerza de
inercia para explicar el comportamiento de la
manzana.
Desde el punto de vista del conductor, al frenar el vehículo
la manzana experimenta una aceleración debida a su
fuerza de inercia.
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Para un observador externo, el conductor y el coche son
retenidos por la fuerza de frenado (aceleración negativa),
mientras que la manzana conserva su estado de
movimiento casi exento de la intervención de alguna
fuerza.
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Fuerza centrífuga
Si se contempla un sistema de referencia en rotación,
desde una posición interna de éste, parece haber una
fuerza que tira de un objeto situado conjuntamente
con el observador en el sistema de referencia, hacia
fuera del sistema.
Seguimos con el ejemplo de la manzana en el asiento
del conductor de su automóvil. En cuanto usted entra
en una curva, la manzana se desplaza sobre el
asiento, alejándose del centro de la curva, mientras
que usted actúa en contra de esa fuga, al ser
retenido por los cinturones de seguridad y por su
postura corporal. Desde su punto de vista, la
manzana es acelerada hacia fuera por la fuerza
centrífuga.
Desde el punto de vista del conductor, que se encuentra
con la manzana en el mismo sistema de referencia, debe
haber una fuerza, al recorrer la curva, que se encarga de
acelerar a la manzana hacia fuera.
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Fuerza centrípeta
Un principio de la mecánica newtoniana consiste en
que un cuerpo se halla en reposo cuando la suma de
todas las fuerzas que actúan sobre éste es igual a
cero. En este caso significa que para cada fuerza que
actúa debe haber una fuerza contraria.
Si un cuerpo se encuentra en un sistema de referencia
en rotación, una fuerza centrífuga actúa sobre éste y
lo acelera hacia fuera, de modo que describa un
movimiento relativo con respecto al sistema de
referencia. Esta fuerza actúa todo el tiempo que el
sistema de referencia ejecute la rotación. Pero si el
cuerpo se mantiene en un reposo relativo con
respecto al observador, debe haber una fuerza de
igual magnitud, pero contraria a la fuerza centrífuga.
Esta es la fuerza centrípeta.
Para que, desde el punto de vista de un observador en
reposo, la manzana pueda permanecer en reposo al
recorrer una curva, debe haber una fuerza centrípeta (roja)
de igual magnitud, pero opuesta a la fuerza centrífuga
(verde) que tira hacia fuera.
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12
Fuerza de Coriolis
También la fuerza de Coriolis pertenece a las fuerzas
de inercia o aparentes. En la descripción de los
movimientos interviene de forma relativa con
respecto a un sistema de referencia en rotación.
Actúa por igual en los movimientos verticales como
horizontales de un cuerpo dentro de ese sistema de
referencia y depende, entre otros factores, del
sentido de la rotación que describe el sistema de
referencia. Si se toma a la tierra como sistema de
referencia, la fuerza de Coriolis actúa sobre todos los
objetos que se mueven en la tierra y es causada por
la rotación terrestre. 
A ello se debe que la fuerza de Coriolis desempeñe
un papel importante en la gestación de las
condiciones meteorológicas.
Para el observador en la tierra debe haber una fuerza que
desvía hacia un lado a la manzana que es lanzada en una
dirección recta: es la fuerza de Coriolis.
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Con un péndulo oscilante (péndulo de Foucault)
puede demostrarse de forma plástica el efecto de la
fuerza de Coriolis. En el hemisferio norte, la fuerza de
Coriolis desvía los movimientos del péndulo hacia la
derecha. El plano de oscilación del péndulo se
desplaza así en sentido horario, produciendo el
dibujo del movimiento que registra el péndulo de
Foucault.
En la técnica de los sensores interviene la fuerza de
Coriolis p. ej. para la medición de magnitudes de giro
o de flujos másicos.
Con el péndulo de Foucault es posible demostrar el efecto
de la fuerza de Coriolis. El plano dentro del cual oscila el
péndulo gira una vez por 360° en un lapso de 24 horas.
Esto hace que el péndulo produzca un dibujo de elipses
concatenadas.
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Movimientos uniformes y disformes
Se habla de un movimiento uniforme cuando un cuerpo se mueve a velocidad constante. Si interviene una
aceleración adicional, haciendo que varíe la velocidad del cuerpo en cuestión, viene dado con ello un movimiento
disforme. Si la aceleración es constante, el movimiento resultante recibe el nombre de movimiento disforme con
aceleración uniforme.
El cohete sigue siendo acelerado todo el tiempo que
funciona su propulsor. Su velocidad aumenta.
Se trata de un movimiento disforme.
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Después de apagarse el propulsor, el cohete sigue
adelante por el espacio sin experimentar ninguna
aceleración más.
Vuela entonces a velocidad constante con un movimiento
uniforme, si se ignoran otros efectos, tales como las
influencias gravitacionales.
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Para la descripción de todos estos fenómenos en la tierra, tal y como acontecen al nivel de nuestra
vida cotidiana, suele resultar adecuada la mecánica newtoniana para obtener resultados
suficientemente exactos. Sólo al tratarse de masas muy grandes y muy pequeñas (agujeros negros,
partículas elementales) y muy altas velocidades (cercanas a la velocidad de la luz) ya deja de ser
suficiente la contemplación newtoniana para obtener resultados que coincidan con los fenómenos
observados. 
Para las grandes masas y altas velocidades se recurre entonces a las teorías general y especial de la
relatividad de Einstein, y para las masas muy pequeñas y altas velocidades se recurre a una
descripción mecanocuántica.

14
¿Qué es energía?
Como muy tarde, con la primera prueba de armas atómicas se puso de manifiesto la descomunal cantidad de
energía que se encuentra ligada en la materia. 
Y con la ecuación mundialmente famosa de Einstein E = mc2
se establece visiblemente la equivalencia entre la
masa y la energía.
En la mecánica clásica se entiende por energía una magnitud física que está en condiciones de rendir un trabajo.
Según la rama de las ciencias naturales que se contemple se emplean diferentes definiciones de la energía o bien
de formas de la energía.
Formas de la energía
Los diferentes conceptos de la energía pueden
deberse a que son diferentes los fenómenos que se
analizan. La energía cinética, que posee un cuerpo a
raíz de una aceleración, requerirá una definición o
derivación física diferente que una descripción de la
energía que debe aportarse para poder establecer
una combinación química o para disociarla. Pero
indistintamente de la definición que pueda tener una
forma de la energía, en última instancia es posible
hacer confluir (al menos desde puntos de vista
matemáticos) todas las energías en un consenso
específico. Son, por lo tanto, equivalentes como lo
son la masa y la energía en la fórmula de Einstein.
Sin embargo, el uso práctico de esta equivalencia
halla sus límites en virtud de que generalmente
intervienen efectos colaterales o interacciones que
producen una desvalorización de la energía
(pérdidas aparentes de energía) o bien por no ser
técnicamente posible o por ser demasiado compleja
su transformación en otra forma energética.
Ejemplos de diferentes formas de la energía:
1. Energía química ligada en el gas del mechero
2. Energía térmica de la llama del mechero
3. Energía cinética y energía de enlace nuclear 
derivada de la reacción química de ambos reactivos
4. Energía cinética de las moléculas de vapor
s501_017

15
La energía potencial y sus hermanas
Aquí se pretende mencionar sólo brevemente algunos conceptos de la energía, que hallan aplicación en la
descripción de técnicas de medición o de conceptos básicos de la física en esta serie de cuadernos. Son:
- energía potencial
- energía cinética
- energía térmica
- energía química
Energía potencial
Si se procede a elevar con un estibador de horquilla
un cuerpo que se encuentra en reposo sobre el suelo
y se lo coloca en un estante, donde vuelve a quedar
en reposo, su cantidad de energía potencial ha
aumentado a razón del trabajo que fue realizado por
el estibador para elevarlo.
Esta forma de la energía también recibe el nombre
de energía estática y se la describe como la cantidad
de energía que se agrega a un cuerpo en virtud de su
posición con respecto a un campo de fuerza que le
rodea (generalmente campo gravitacional /
gravitación terrestre).
Si se modifica la posición de ese cuerpo en el sentido
de acción de la gravitación, el cuerpo cae y con ello
disminuye su energía potencial. Si cobra altura en
contra de la fuerza de gravedad, aumenta esa
energía. Si se modifica la posición del cuerpo
perpendicularmente a la gravitación, es decir, "a la
misma altura" sobre la superficie terrestre, se
mantiene constante su energía potencial. Si el cuerpo
en cuestión cae del estante, su energía potencial se
transforma gradualmente durante la caída libre en
energía cinética.
La energía potencial (EPOT) del cuerpo es pequeña.
Por el trabajo que realiza el estibador al elevar el cuerpo
aumenta la energía potencial de este último, a razón de
una magnitud equivalente a la del trabajo.
s501_018
Energía
potencial
POTE
POTE
POT
s501_019
E
POTE

16
¿Qué es energía?
Energía cinética
Es la energía "inherente" a un estado de movimiento.
Cuanto más intensamente se acelera un cuerpo, tanto
mayor es con ello su velocidad y su energía cinética.
Si no actúa ninguna fuerza más sobre el cuerpo y no
intervienen pérdidas de energía, p. ej. por fricción, se
mantiene constante su energía cinética.
En este caso sigue en movimiento sin alterar su
velocidad.
Pero si pierde velocidad a raíz de p. ej. fricción, se
transforma una parte de su energía cinética en
energía térmica.
En la medida en que aumenta la energía cinética (EKIN) en
la caída libre a raíz de la aceleración gravitacional
terrestre, se reduce la energía potencial (EPOT) del cuerpo.
s501_020
POTE
POTE
KINE
KINE
Debido a las fuerzas de deformación que intervienen en
una colisión se transforma una parte de la energía cinética
(EKIN) en energía térmica (ETHERM).
s501_021 THERME
KINE
KINE
THERME

17
Energía térmica
La energía térmica o energía del calor se basa, por
expresarlo de un modo muy simplificado, en el
movimiento de los átomos y/o las moléculas de un
cuerpo.
Cuanto mayor es la cantidad de energía térmica que
se transmite hacia el cuerpo, tanto mayor es la
cantidad de átomos (moléculas) que empiezan a
oscilar en su posición dentro de la estructura reticular
del cuerpo en cuestión. Cada cuerpo calentado
tiende a volver a "ceder" la energía térmica que le
fue aportada, para regresar a un estado energético
más pobre y, por tanto, termodinámicamente más
estable. Esto sucede, entre otras cosas, a base de que
los átomos emitan la energía superflua en forma de
radiación electromagnética hacia el entorno.
Según las propiedades específicas de la materia en
cuestión, ésta puede sentirse como radiación de calor
y en caso dado apreciarse visualmente como una
incandescencia.
Si la energía aportada sobrepasa un valor específico
para el material de que consta el cuerpo en cuestión,
los átomos (las moléculas) se sueltan de su
microestructura. El material se funde o evapora. Si a
una combinación de átomos (o moléculas), aparte de
otras condiciones, se le agrega una cantidad
suficientemente elevada de energía térmica, son
capaces de combinarse formando moléculas nuevas.
La energía térmica es transformada durante esa
operación en energía química de enlace.
El cuerpo tiene la
temperatura del entorno
cuando no se le agrega
energía. Los módulos
microestructurales
(moléculas/átomos) oscilan
sólo levemente en los sitios
que ocupan en la
microestructura reticular. Sólo
cuando la temperatura es de
0 K (–273,15 °C) deja de
haber movimiento en los
módulos microestructurales.
s501_023
El cuerpo es calentado y su
temperatura aumenta.
Los movimientos de los
módulos microestructurales
aumentan.
El cuerpo empieza a emitir
radiación electromagnética
en forma de radiación
infrarroja (calor) y en caso
dado en forma de luz
(incandescencia).
s501_024
A medida que aumentan la
energía aportada y el
movimiento de los módulos
microestructurales también se
intensifica la emisión de
radiaciones
electromagnéticas.
s501_025
Después de interrumpirse la
aportación de energía, el
cuerpo sigue emitiendo
radiaciones
electromagnéticas hasta que
alcanza nuevamente la
temperatura del entorno.
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18
¿Qué es energía?
Energía química
La energía química o energía de los enlaces
nucleares equivale a la cantidad energética que
debe aportarse para ligar las materias participantes
(átomos o moléculas). Si p. ej. se interrumpen estos
enlaces al quemar moléculas de combustible, esta
energía de los enlaces vuelve a ser liberada en forma
de energía térmica y puede utilizarse para rendir
trabajo (p. ej. en un motor de combustión).
Con la combustión (oxidación) de una sustancia
combustible se libera una parte de la energía química de
los enlaces contenida en esa sustancia, que se transforma
en calor.
Materia
combustible,
p. ej. butano
Oxígeno
Productos de la combustión
Temperatura de
ignición,
energía de ignición
Energía de radiación
(p. ej. calor y luz)
s501_027
Transformación de energías
y energía interna
Tal y como se ha descrito, las energías pueden ser
transformadas más o menos completamente de una
de sus formas a otra.
A este respecto es importante saber que no puede
perderse ninguna energía con motivo de esas
transformaciones. Si se contempla el caso de un
modo superficial, la transformación de la energía
química contenida en el combustible, en energía
cinética dentro del motor de combustión, no sucede al
100%. Aparentemente se pierde energía. Pero esto
sólo es aparente, porque de la energía química
liberada también hay partes que se transforman en
energía térmica y en otras formas energéticas.
La suma de todas estas energías, sin embargo, tiene
que equivaler nuevamente a la cantidad de la
energía química.
Básicamente se entiende que en un sistema cerrado,
es decir, en un sistema del que no puede escapar
energía a causa de interacciones, la suma de todas
las energías contenidas es constante. 
No se pierde energía. Pero tampoco se puede ganar
energía (ley de la conservación de la energía).

19
Ejemplo del impulso de giro
La conservación de la energía también puede
conducir a que varíe el comportamiento o el
movimiento de un cuerpo, aparentemente sin
ninguna influencia externa. Como un ejemplo de ello
puede contemplarse al patinador sobre hielo que
gira una pirueta. El impulso de giro en este ejemplo
es considerado como una forma de la energía
cinética.
Si el patinador inicia la pirueta con los brazos
abiertos y luego los retrae hacia el cuerpo aumenta
su velocidad de rotación, sin que intervengan otras
fuerzas externas con efectos de aceleración.
El patinador sobre hielo genera un determinado
impulso de giro al iniciar su pirueta.
Este impulso de giro depende de la masa del
patinador, la velocidad de giro y la distancia que hay
entre la masa en rotación y el eje de giro. Si el
patinador reduce el valor de la distancia con
respecto al eje de giro, por ejemplo al retraer los
brazos, para que esté cumplida la ley de la
conservación de la energía o bien la conservación
del impulso de giro total, tienen que variar según ello
los otros dos parámetros. El peso del patinador se
mantiene invariable, por lo cual tiene que aumentar
su velocidad de rotación (régimen), para compensar
con ello la reducción de la distancia.
Energía, impulso
de giro
Distancia de la
masa en rotación
con respecto al eje
de giro
Régimen
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Para que esté cumplida la ley de la conservación de la
energía tiene que aumentar el régimen de revoluciones de
las piruetas, si se reduce la distancia de la masa en rotación
con respecto al eje de giro.
Energía, impulso
de giro
Régimen
Distancia de la
masa en rotación
con respecto al
eje de giro s501_029

20
¿Qué es la materia?
Según la ecuación de Einstein E = mc2
, la materia
puede ser interpretada como energía "solidificada",
palpable. Esto, sin embargo, no explica lo que es
propiamente la materia.
Los filósofos de la antigüedad ya suponían que todos
los objetos que nos rodean constan de determinadas
sustancias básicas de igual índole. Las dudas y
disensiones, por su parte, residían en la definición de
esas sustancias fundamentales. Heráclito opinaba
que todo había tenido sus orígenes en el fuego,
Thales se decidió por el agua como la sustancia
fundamental o primitiva, Anaxímenes asoció todo ello
con el gas (aire).
Empédocles representaba la teoría conciliante de
que todas las cosas constaban de fuego, agua, tierra
y aire. La concepción de Empédocles se mantuvo
hasta muy entrada la Edad Media y condujo en la
alquimia, entre otras cosas, al ensayo de querer
obtener oro o la piedra filosofal con ayuda de estas
sustancias básicas. De acuerdo con nuestro estado de
conocimientos actual, fue Demócrito, también filósofo
de la antigüedad, el que más cerca estuvo de la
solución. Conjuntamente con su maestro Leucipo,
opinaba que todo estaba estructurado de átomos de
la misma índole, siendo éstos las unidades de materia
ya no divisibles. Hasta cierto punto esto coincide con
nuestras ideas actuales de la materia.
No obstante, los átomos de Demócrito sí que
resultaron ser divisibles, por lo cual las teorías
actuales acerca de la estructura de la materia
penetran muy profundamente en el átomo y definen
nuevas partículas elementales ínfimas.
Sin embargo, no se trata de un solo "tipo de átomo"
(elemento) del cual está estructurada la materia con
ayuda de partículas elementales, sino que son
mientras tanto 118 elementos, de los cuales cabe
indicar que solamente los primeros 83 son estables.
Los demás 35 elementos son radiactivos, lo que
significa que se disgregan cediendo radiación y/o
partículas elementales subatómicas, para formar
otros tipos de átomos.
Muchos de estos elementos radiactivos sólo pueden
ser generados artificialmente en el laboratorio
(acelerador de partículas) por lapsos de tiempos muy
breves.
Los diferentes filósofos naturalistas de la antigüedad remitían los módulos
integrantes de la materia a diversas sustancias básicas, tales como el fuego, el
agua o el aire.
s501_059

21
Estructura básica de los elementos
Cada átomo consta de los componentes elementales
denominados electrones, protones y neutrones, los
cuales están compuestos a su vez por partículas
elementales aún más pequeñas (quarks, bosones,
muones, etc.), que, sin embargo, aquí tienen que
omitirse.
Los protones y neutrones constituyen el núcleo y, con
éste, el diminuto centro de la masa del átomo, si se
compara con el diámetro del átomo completo. Los
electrones, mucho más pequeños y ligeros, forman la
capa o envoltura del átomo. Representa la mayor
parte del volumen atómico. Un átomo es, por tanto,
un núcleo expresamente diminuto y pesado, con una
gran cantidad de "nada" en su alrededor.
Los protones poseen una carga elemental positiva y
los electrones una negativa. Los neutrones no tienen
carga eléctrica. Para que un átomo pueda ser neutro
debe tener la misma cantidad de protones y
electrones.
Los átomos de un elemento que poseen la misma
cantidad de protones, pero diferente cantidad de
neutrones, reciben el nombre de isótopos, por
encontrarse en el mismo sitio del sistema periódico
que los elementos en cuestión (iso = igual, topos =
lugar). El sistema periódico de los elementos ordena
todos los tipos de átomos por la cantidad de protones
que llevan en el núcleo (número atómico) y por su
comportamiento a los enlaces, el cual viene definido
por los electrones periféricos (electrones de valencia)
del átomo. Los elementos no pueden ser divididos
aún más mediante reacciones químicas, por lo que
corresponden en gran parte con la idea de
Demócrito, según la cual los átomos constituyen los
componentes más pequeños de la materia.
Estructura del átomo, tomando como ejemplo el del helio
Extracto del sistema periódico de los elementos
Están representados los elementos de los ocho grupos
principales hasta el período 5.
Según la versión del sistema periódico se indican en cada
casilla, entre otros datos, la abreviatura internacional (p. ej.
Be por berilio), el número atómico (aquí en el rincón
superior izquierdo de la casilla) y el peso atómico (aquí en
la parte inferior central).
Neutrones y protones de
carga positiva en el núcleo
Electrones con
carga negativa en
la capa
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s501_031

22
Ha habido y sigue habiendo diversos modelos y
teorías acerca de la estructura subatómica de los
elementos. Muy expresivo es un modelo de capas o
planetas, basado en los trabajos de Ernest Rutherford
y Niels Bohr. Según ello, se imagina uno los protones
y neutrones situados conjuntamente en un núcleo
comparable con el sol, circunscrito por los electrones,
que recorren órbitas fijas comparables con las de los
planetas. No obstante, esta idea no es capaz de
explicar un efecto muy específico, o más bien dicho,
la ausencia de tal efecto:
Según la electrodinámica clásica, un portador de
carga que recorre una trayectoria circular emite una
radiación electromagnética, lo que significa que
pierde energía. Esto, según la ley de la conservación
del impulso, tendría que conducir a que el electrón
cayera hacia el núcleo, lo que, sin embargo, no
sucede, porque en tal caso nada existiría.
De ahí que Niels Bohr desarrolló el concepto de que
debía haber especiales niveles energéticos o capas
orbitales de los electrones, en los que éstos no emiten
radiación. Este aspecto no lineal acerca de la
estructura de la materia fue confirmado y
desarrollado experimentalmente más a fondo por
Max Planck, el fundador de la teoría de los cuantos.
La teoría de los cuantos describe las partículas
elementales, tales como los electrones, ya no como
partículas concretas supeditadas a un lugar y a una
velocidad definidos, sino que en forma de funciones
de probabilidad muy complejas, en virtud de que el
lugar y la velocidad no son determinables al mismo
tiempo dentro de esa escala de dimensiones (relación
de indeterminación de Heisenberg). El enunciado ya
no reza por ello: "Aquí hay un eletrón y tiene tal
velocidad", sino que: "Aquí hay quizás un electrón y,
si éste es el sitio en que se localiza, no puedo definir
la velocidad que tiene allí".
Incluso las claras relaciones de nuestros conceptos,
tales como las de causa y efecto, pierden su
inequivocabilidad a nivel cuántico. Es por ello que
esta teoría se sustrae de la comprensión de casi todas
las personas. El cofundador de la teoría cuántica
Niels Bohr opinaba de ésta: "Quien no sienta
sobresalto acerca de la teoría cuántica, tampoco la
habrá entendido". E incluso Albert Einstein, quien con
su trabajo de investigación sobre el efecto
fotoeléctrico hiciera una aportación esencial para el
surgimiento de la teoría cuántica, opinaba sobre
ciertos aspectos de la mecánica cuántica que: "Dios
no juega a los dados".
Según el modelo de capas o planetas, los electrones de un átomo orbitan en torno al núcleo como los planetas lo hacen en
torno a su estrella central.
A manera de ejemplo se ilustra aquí el modelo del átomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones en el núcleo, así como 6
electrones en la capa atómica. Respectivamente una cantidad específica de electrones describen una trayectoria "estable"
(capa orbital de los electrones) en los que los electrones pueden circunvalar el núcleo sin emitir radiación. La capa más
cercana al núcleo es la capa K con un máximo de 2 electrones; le sigue la capa L con 8 electrones como máximo (en el caso
del carbono posee 4 de 8 posibles electrones). En elementos de períodos superiores (p. ej. el sodio) se agregan otras capas
más.
s501_033

23
Y a pesar de ello: una gran cantidad de equipos
eléctricos y electrónicos (ordenadores, sensores,
tarjetas con chip, etc.) que hoy en día son para
nosotros lo más natural y hallan aplicación en
automoción, funcionan a nivel subatómico, siguiendo
reglas que pueden ser descritas en mejor forma por
medio de la teoría cuántica que mediante las teorías
clásicas. Por ese motivo, por lo menos habría que
saber que existe esa teoría y que es particularmente
adecuada para la descripción de procesos del orden
subatómico.
Desde la época anterior a Einstein, las tendencias en
la investigación de los principios físicos apuntaban a
querer concentrar todas las magnitudes elementales
en una teoría de campo o "teoría del todo" unitaria.
Esta tendencia quizá se corresponde con los antiguos
sueños de los alquimistas, que buscaban la piedra
filosofal, que explicase todo y proporcionase una
vida perpetua.
Un prometedor punto de partida para una teoría de
campos unitaria es, desde el punto de vista actual, la
teoría de cuerdas o bien de supercuerdas (teoría M).
Con ella quizás de logre integrar la gravitación en
una nueva teoría y poner así la mecánica cuántica y
la teoría relativista sobre una base matemática en
común.
Seguirá siendo muy emocionante todo lo relacionado
con los conocimientos acerca de la estructura exacta
de la materia y sus orígenes.
Sumario muy simplificado de las diferentes teorías físicas.
Mecánica clásica
(Representante: p. ej. Newton)
Descripción de fuerzas y sus
principios de acción
Magnetismo
(Representante: p. ej. Lenz)
Descripción de campos
magnéticos y sus principios
de acción
Electricidad
(Representante: p. ej.
Coulomb)
Descripción de campos
eléctricos y sus principios de
acción
Termodinámica
Helmholtz)
Descripción de energías y
sus interacciones
Electrodinámica
Maxwell)
Interacciones de campos
eléctricos y magnéticos
Teoría de la relatividad
Einstein)
Ampliación radical de la
imagen del mundo
newtoniano.
Descripción de las
interacciones de espacio,
tiempo y gravitación a
grandes escalas (astrofísica)
Mecánica cuántica
(Representante: p. ej. Bohr)
Descripción de la estructura
subatómica de la materia
con ayuda de partículas
elementales y las
interacciones de estas
partículas
Teoría de campo cuántica
(Representante: p. ej. Feynman)
Combina la mecánica cuántica y
la electrodinámica para describir
el electromagnetismo, las fuerzas
nucleares fuertes y débiles
Teoría de campo unitaria /
teoría del todo
(Representante: p. ej. Susskind)
Unificación todavía pendiente de la
mecánica cuántica, electrodinámica
y teoría de la relatividad para
describir el electromagnetismo,
fuerzas nucleares fuertes o débiles y
la gravitación
s501_034

24
Parámetros subatómicos para la técnica de los sensores
Algunos de los procedimientos de medición descritos en esta serie de cuadernos están basados en las
propiedades de los módulos subatómicos de la materia, los electrones, protones, quarks, etc. A este respecto
también se habla de las propiedades mecanocuánticas de la materia, como sucede por ejemplo con el spin de los
electrones. El tratar de plantear y explicar aquí estas propiedades con todas sus facetas excedería el marco
previsto para esta serie. Cabe presentar aquí solamente un planteamiento muy simplificado.
En condiciones normales, todos los sistemas físicos (p. ej. los átomos y sus integrantes) intentan adoptar un estado
pobre de energía, por ser éste más estable desde puntos de vista termodinámicos, en comparación con un estado
energético superior. Este comportamiento se utiliza en algunos métodos de medición, p. ej. en la tomografía,
agregando artificialmente energía a las partículas para hacerlas pasar a un estado excitado, en condiciones
energéticas superiores. Para volver al estado más estable, esas partículas tratan de volver a deshacerse de la
energía "superflua" emitiendo p. ej. radiación o modificando sus propiedades cuánticas. 
Esto puede medirse entonces con ayuda de sensores adecuados.
Ejemplo del electrón: 
Si seguimos con el esquema de la estructura atómica
de capas, los electrones de un átomo se distribuyen
sobre determinados niveles energéticos o capas
"estables". A esto se refieren los niveles energéticos
también llamados "permitidos", en los que, según
Bohr, los electrones son capaces de circular sin
desplomarse hacia el núcleo. Mediante una
alimentación adecuada de energía es posible excitar
los electrones de modo que salten a un nivel
energético superior, "permitido". En virtud de que
este fenómeno, llamado salto cuántico, ha puesto al
electrón en un estado más rico en energía y con ello
termodinámicamente menos favorable, el electrón
excitado intenta "deshacerse" lo antes posible de la
energía, emitiendo para ello radiación
electromagnética y volver al nivel energético más
bajo y, por tanto, más estable. La radiación emitida
puede registrarse cualitativa y cuantitativamente por
medio de sensores adecuados y los datos obtenidos
permiten sacar conclusiones acerca del objeto a
medir.
Mediante un aporte de energía, el electrón es elevado a un
nivel energético superior (salto cuántico).
El electrón cede energía para volver al nivel energético
inferior.
Energía
Electrón
Nivelenergético
Núcleo atómico
Corteza nuclear
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Energía
Electrón
Nivelenergético
Núcleo atómico
Corteza nuclear
s501_037

25
Mezcla de sustancias, combinaciones, elementos y iones
Átomos o elementos pueden estar ligados de diversa
manera en la materia. Un trozo de la materia puede
ser homogéneo y constar de un solo tipo de átomos,
que en condiciones estándar (20 °C, 1 bar), en su
condición de sólidos, constituyen una estructura
reticular (p. ej. el carbono) o un gas (p. ej. el helio) o
un líquido (p. ej. el bromo). Los átomos pueden
también participar en combinaciones químicas con
otros átomos. Estas combinaciones reciben el nombre
de moléculas. Hay moléculas que constan de sólo
pocos átomos, como sucede en el caso del agua
(H2O) o pueden estar compuestas de un gran
número de átomos (p. ej. las moléculas de proteína).
Y, finalmente, un trozo de materia también puede ser
heterogéneo, es decir, estar compuesto de una
mezcla de elementos, una mezcla de elementos y
moléculas o una mezcla de diversas moléculas. Si se
quiere describir la materia y su comportamiento es
importante que no se confundan estos tres conceptos
de elemento, combinación y mezcla.
Si un átomo o una molécula pierde uno o varios
electrones o si acepta éstos de otros átomos, las
partículas con carga eléctrica que se engendran por
ese motivo reciben el nombre de iones. Si se agregan
electrones se produce un ión con carga negativa,
llamado anión. Si el átomo o la molécula pierde
electrones se produce una partícula con carga
positiva, llamada catión. Muchas sales metálicas
(electrólitos) pueden disgregarse p. ej. por disolución
en agua, en cationes y aniones.
Diversas formas de manifestación de la materia
Moléculas de agua en
un cristal de hielo
Átomos en una
estructura reticular
cristalina homogénea
Mezcla de átomos de
metal (aleación)
Mezcla de gases
Cristal de sal
(electrólito con aniones y
cationes ligados en la
estructura atómica)
Electrólito
s501_038

26
¿Qué es el magnetismo?
El magnetismo es una rama de la electrodinámica. Describe un efecto de fuerza que puede observarse en cargas
eléctricas en movimiento, conductores recorridos por la corriente y entre objetos magnetizados o con efecto
magnetizante. El magnetismo se basa en las propiedades magnéticas de las partículas elementales y/o en el
movimiento de las cargas eléctricas. La presencia del magnetismo se manifiesta en un campo de fuerza,
denominado campo magnético. Según la orientación e intensidad, los campos magnéticos son capaces de
intensificarse, debilitarse o anularse por completo mutuamente.
Ferromagnetismo y demás
En los sólidos intervienen cinco diversos tipos de magnetismo:
- el diamagnetismo
- el paramagnetismo
- el ferromagnetismo
- el ferrimagnetismo
- el antiferromagnetismo
Aquí queremos explicar sólo brevemente los primeros tres de ellos, porque las interacciones magnéticas
desempeñan un cierto papel en algunos procedimientos de medición con sensores (p. ej. sensor inductivo, sensor
Hall).
Diamagnetismo
Una materia (elemento, molécula) se califica de
diamagnética cuando debilita a un campo magnético
que la traspasa. Este efecto se debe a que el campo
magnético en las órbitas de los electrones de los
átomos de esa materia induce una corriente que
engendra a su vez un campo magnético. En virtud de
la ley de Lenz, este campo magnético "interior" tiene
dirección opuesta al campo magnético exterior. A
ello se debe que en el interior de esa materia
disminuya la intensidad del campo magnético
exterior. El diamagnetismo se manifiesta en todas las
materias (átomos, moléculas, iones) que no poseen
electrones individuales (no aparejados).
Las materias diamagnéticas (1) debilitan en su interior un
campo magnético exterior.
s501_039
Intensidad del
campo magnético
exterior
Intensidad de
campo en el
interior

27
Paramagnetismo
Una materia se califica de paramagnética, cuando se
intensifica en su interior un campo magnético que la
penetra.
Este efecto se basa en la particularidad de que los
integrantes de la materia (átomos, moléculas, ...)
poseen ellos mismos un par magnético. Sin embargo,
no se pone de manifiesto ningún campo magnético
interior propio de esa materia, porque los pares
magnéticos de los constitutivos se encuentran
desordenados y se contrarrestan estadísticamente
cuando no actúa un campo magnético exterior.
Sólo en virtud del campo magnético exterior es
cuando los integrantes se orientan paralelamente al
campo magnético exterior. Esto intensifica en el
interior de la materia el campo magnético exterior. Si
se elimina el campo magnético exterior, el campo
interior de la materia paramagnética se vuelve a
neutralizar en virtud de que se disuelve la orientación
de los integrantes.
Debido a que esta orientación pasajera de los
integrantes de la materia depende de la temperatura,
el paramagnetismo disminuye a medida que
aumenta la temperatura. Esto es así, a raíz de que los
constitutivos (átomos, moléculas, iones) empiezan a
oscilar más intensamente en sus sitios de la estructura
reticaular a medida que aumenta la temperatura, y
debido a ello no se dejan orientar tan fácilmente por
un campo magnético.
Las materias paramagnéticas (2) intensifican en su interior
un campo magnético exterior.
El campo magnético exterior hace que se orienten los pares
magnéticos de los integrantes de la materia
paramagnética.
s501_040
Intensidad del
campo magnético
exterior
Intensidad de
campo en el
interior
s501_041
Par magnético

28
¿Qué es el magnetismo?
Ferromagnetismo
Una materia recibe el calificativo de ferromagnética
cuando la orientación magnética de sus integrantes
se conserva después de retirar un campo magnético
exterior que se había aplicado. Esto significa que la
materia queda magnetizada y presenta las
propiedades de un imán permanente. Tal y como
sucede en el caso del paramagnetismo, las diferentes
partículas de la materia poseen un par magnético
propio.
En las materias ferromagnéticas estas partículas y sus
pares magnéticos, sin embargo, ya se han orientado
de forma paralela en pequeñas zonas de la materia,
llamadas dominios magnéticos de Pierre Weiss.
En suma, los pares magnéticos de estos dominios, sin
embargo, se contrarrestan de modo que la materia
primeramente no parezca ser magnética. Si ahora se
aplica un campo magnético exterior, los dominios
magnéticos de Weiss se orientan paralelamente al
campo exterior, de modo que la materia posee
ahora, por su parte, también un campo magnético.
Este campo persiste incluso después de eliminar el
campo magnético exterior. La materia puede ser
desmagnetizada nuevamente si se la calienta o
somete a golpes mecánicos.
Las materias ferromagnéticas (3) conservan sus propiedades magnéticas incluso después de eliminarse el campo magnético
exterior.
Antes de la magnetización, los
pares de los dominios magnéticos
se encuentran desordenados y se
contrarrestan mutuamente.
El campo magnético
exterior hace que se
orienten los pares
magnéticos de los
dominios magnéticos
de Weiss.
La orientación se conserva después de eliminarse
el campo magnético exterior. La materia
ferromagnética es ahora ella misma in imán.
La magnetización puede anularse por
calentamiento.
s501_042
Dominio magnético (de Weiss)

29
Campos e intensidades de campo
Un campo magnético puede ser engendrado por medio de materiales magnéticos o magnetizados, mediante
corrientes eléctricas en conductores o mediante un cambio temporal de un campo eléctrico. Los campos
magnéticos pueden visualizarse sobre una superficie con ayuda de limaduras de hierro. Los puntos de entrada y
salida de un campo magnético en una materia magnetizada reciben el nombre de polos y se encuentran en
disposición opuesta. Se les designa con polo norte y polo sur, según cuál sea su orientación con respecto al campo
magnético terrestre. Esto significa, que los polos con la misma orientación (norte con norte, sur con sur) se repelen
y los polos con orientación distinta (norte con sur) se atraen.
Concepto de campo e inducción
El campo magnético de un objeto es la zona en la
que actúa la fuerza magnética. A media que crece la
distancia del objeto que engendra el campo
magnético disminuye su intensidad o bien su efecto.
La intensidad del campo magnético se describe por
medio de dos magnitudes físicas: la intensidad del
campo magnético y la densidad del flujo magnético.
En virtud de que las cargas en movimiento
engendran un campo magnético propio, se produce
una interacción con un campo magnético exterior, a
raíz de lo cual la carga en movimiento se somete al
efecto de una fuerza.
Esta fuerza, ejercida por un campo magnético sobre
cargas eléctricas en movimiento, recibe el nombre de
fuerza de Lorentz.
Actúa perpendicularmente a la orientación de las
líneas del campo magnético y perpendicularmente al
sentido de movimiento de las cargas eléctricas.
Si la fuerza de Lorentz actúa sobre las cargas
eléctricas en un conductor, ello genera una corriente
en éste. Este fenómeno recibe el nombre de inducción
y constituye el principio según el cual funcionan los
generadores de corriente.
La inducción también se emplea en diversas técnicas
de sensores.
Si se mueve un conductor eléctrico en un campo magnético,
la fuerza de Lorentz que actúa sobre los electrones libres
del conductor induce una corriente, originando así una
tensión eléctrica mensurable.
s501_043

30
¿Qué son las ondas electromagnéticas?
Estamos rodeados de ondas o campos
electromagnéticos, y ello no sólo desde que se
inventaron los teléfonos móviles. 
Sólo son ahora unas cuantas ondas más.
La electrodinámica es la especialidad de la física que
se dedica a las ondas e interacciones
electromagnéticas. Se basa extensamente en las
investigaciones de James Clerk Maxwell del siglo XIX
y a mediados del siglo XX se unificó con la mecánica
cuántica en la electrodinámica cuántica.
En la electrodinámica se analiza y describe la
interacción de campos eléctricos y magnéticos. Tanto
los campos eléctricos (p. ej. en condensadores o
bobinas) como también los campos magnéticos (p. ej.
en conductores y bobinas recorridos por la corriente)
son estacionarios, lo que significa, que solamente se
pueden constatar en el objeto y sólo actúan en el
lugar en que se engendran, pero no con
independencia de éste. Si los campos eléctricos y
magnéticos interactúan se produce en el espacio un
fenómeno que se propaga a una velocidad de aprox.
300.000 km por segundo (velocidad de la luz),
independiente del objeto que lo engendra.
Es la radiación electromagnética, que se propaga
por ondulación.
Una onda se define por su altura (amplitud) y por la
secuencia de las crestas y concavidades (longitud de
onda). Si se contempla la secuencia en que se repite
la longitud de onda en un intervalo de tiempo, p. ej.
en un segundo, se obtiene la frecuencia de una onda.
Las ondas se definen por su longitud (1) y amplitud (2).
s501_044
La frecuencia es la cantidad de longitudes de onda que se
recorren en un segundo y se expresa en hertzios.
La onda representada en la figura tiene una frecuencia de
2 hertzios, es decir, de 2 longitudes de onda (oscilaciones)
recorridas por segundo.
s501_046
Las ondas electromagnéticas se presentan dentro de una gigantesca gama de longitudes.
Abarca desde ondas muy cortas, con una longitud de 10-15 m (0,000000000000001 m) hasta ondas muy largas,
con una longitud de 107
m (10.000.000 m). Cuanto más corta es la longitud de la onda y, con ello, más alta su
frecuencia, tanto mayor es la energía de la onda. Cuanto más larga es la longitud de la onda y, con ello, más baja
su frecuencia, tanto menor es la energía de la onda. Todo aquello que se manifiesta con una longitud de onda
inferior a 200 nm (0,0000002 m) es nocivo para los organismos biológicos.

31
Diferentes y, sin embargo, iguales: calor, luz y radar
El calor y la luz los podemos percibir directamente a
través de nuestros sentidos. El radar es un sistema de
localización electrónico, que mide la velocidad y la
distancia de un objeto con respecto a la fuente de
radar y que podemos visualizar con los
correspondientes medios auxiliares técnicos (sistema
de radar con monitor).
A pesar de que el calor y la luz constituyen para
nosotros unas percepciones completamente
diferentes, ambos están basados en las ondas
electromagnéticas como su medio de transmisión.
También el radar utiliza ondas electromagnéticas,
pero dentro de una gama de longitudes de onda tan
largas, que no resultan captables por nuestros
sentidos "natos".
El calor o la radiación infrarroja se halla dentro de
una gama de longitudes de onda desde 2,5 μm hasta
1 mm.
A esta gama de longitudes de onda le sigue, en el
extremo de las ondas cortas, la gama de la luz
visible, que abarca desde 380 nm hasta 780 nm. 
El radar se encuentra más allá de la gama de las
ondas largas de radiación infrarroja, dentro de una
gama de longitudes de onda comprendidas entre 
1 mm y 10 m. Todo aquello que se encuentra por
debajo de una longitud de onda de 380 nm ya no lo
podemos captar con nuestros sentidos. Son
radiaciones de rayos ultravioleta, rayos X y rayos
gamma, que, sin embargo, son tan energéticas que
pueden dañar, entre otras cosas, a los sistemas
biológicos. 
Y tampoco somos capaces de percibir directamente
todo aquello que se encuentra por encima de una
longitud de onda de 1 mm, dentro de las gamas de
frecuencias de terahertzios, microondas, radioondas
y baja frecuencia.
Gamas de longitudes de onda en el espectro electromagnético (no representadas de acuerdo con su participación real en la
gama completa):
Baja frecuencia (1), radioondas (2), microondas (3), terahertzios (4), infrarrojos (5), luz visible (6), ultravioleta (7), rayos X (8),
rayos gamma (9), radiación cósmica espacial (10)
s501_045

32
Si el fenómeno emitido por una fuente de radiación
electromagnética pasa por una doble rendija
estrecha, se producen figuras de interferencia por el
lado que mira alejándose de la fuente. Son figuras de
franjas como las que se manifiestan
característicamente al propagarse una onda.
Donde la radiación electromagnética incide en una
rendija, por el otro lado de la rendija se propaga un
nuevo frente de la onda, en disposición circular a
partir de la rendija, tal y como cuando se lanza una
piedra en un estanque. Debido a que en esta
configuración experimental se trata de una doble
rendija, se propagan dos frentes de ondas a partir de
cada rendija, las cuales se interfieren entre sí.
Interferir significa: al incidir dos concavidades o dos
crestas de la onda se suman sus amplitudes, es decir,
que se intensifican. Donde una cresta indice en una
concavidad se anulan mutuamente ambas ondas.
De esta forma se producen figuras de franjas sobre
la superficie de proyección, parecidas a las ondas de
un estanque, la cual se sitúa perpendicularmente al
sentido de propagación en la composición del ensayo.
Figura de franjas característica (figura de interferencia) (1)
sobre una superficie de proyección (2) en el ensayo de
doble rendija
s501_047
Después de que los investigadores repitieron varias veces este ensayo con la radiación electromagnética, surgió el
teorema de que la radiación electromagnética se comporta como una onda.
En cambio, el fenómeno denominado "efecto fotoeléctrico" no puede ser explicado de forma satisfactoria
suponiendo que tiene un carácter de ondulación de la luz. Se trata del fenómeno observado, según el cual una
radiación electromagnética con abundante energía (p. ej. la radiación UV) que incide sobre una superficie de
metal hace que se expulsen electrones de la superficie metálica. La cantidad de electrones que se expulsan, sin
embargo, no depende de la intensidad (amplitud) de la radiación, como sería de suponerse, sino de la frecuencia
de la radiación.

33
La solución del problema fue aportada por Albert
Einstein, basándose en la teoría de la radiación de
Max Planck.
Einstein define la radiación electromagnética (luz)
como una secuencia de paquetes de energía (cuantos
de luz o fotones). Cuanto mayor es la frecuencia de la
radiación, tanto mayor es la energía contenida en los
paquetes.
Es más probable que un fotón con energía intensa
pueda expulsar a un electrón de la superficie
metálica que un fotón con baja energía. Por ese
motivo es la frecuencia y no la intensidad de la
radiación la que defnine la cantidad de electrones
liberados. Einstein explicó con ello el efecto
fotoeléctrico, que aquí planteamos sólo de un modo
muy simplificado, y la radiación electromagnética
poseía con ello un segundo carácter: tal y como ya lo
sospechaba Newton antes de Einstein, se la puede
interpretar como una corriente de partículas.
Dependencia del efecto fotoeléctrico de la frecuencia que
tiene la radiación electromagnética:
Los fotones de baja energía (1) tienen menos éxito al tratar
de expulsar electrones (3) de la superficie metálica (2) que
los fotones con altas cargas energéticas (4)
s501_048
¿Pero cuál de las dos doctrinas es la correcta?
¿Es, por ende, la luz una onda o una partícula?
Respuesta: La luz es ambas cosas.
El carácter que se manifiesta de la radiación electromagnética en cuestión depende de la composición del ensayo.
Sólo en el momento en el que se analiza con los medios adecuados, la luz "decide" cuál es el carácter que
manifiesta. Este criterio contradice a nuestro "sentido común": pensamos que no puede haber nada que posea al
mismo tiempo dos diferentes formas de manifestación. No es posible configurar la misma pieza de madera al
mismo tiempo con la geometría de una esfera y de un cubo. En cambio, en el mundo mecanocuántico de las
partículas elementales no es ninguna contradicción este tipo de indeterminación.

34
¿Qué es el sonido?
También el sonido tiene carácter ondulatorio,
parecido al de la luz.
Una onda sonora es una secuencia de oscilaciones
de presión y densidad en el medio que la rodea y a
través del cual se propaga el sonido. Esta
característica se pone especialmente de manifiesto
cuando se perciben tonos sumamente bajos, que no
sólo se escuchan, sino que también se sienten con el
cuerpo.
Para que un medio sea capaz de transmitir el sonido
tiene que disponer de ciertas propiedades elásticas
específicas, como p. ej. un gas o un líquido, porque
no siendo así resultaría ese medio más adecuado
para aislar el sonido.
La velocidad de propagación del sonido no es
constante como la de la luz. Entre otros factores,
depende de las propiedades del medio elástico en el
que se mueve el sonido.
Las oscilaciones de presión y densidad entre las moléculas
del medio elástico (1) pueden representarse como una
onda sonora (2).
s501_049
Cuanto más denso y frío es el medio elástico, tanto mejor transmite el sonido. Cuanto menos denso y más caliente
es el medio, tanto peor es su transmisión del sonido. A ello se debe que las ondas sonoras se propaguen más lejos
y más rápidamente en el mar que en la atmósfera. Esto significa, que cuanto mayor es el movimiento propio de los
constitutivos (p. ej. las moléculas de gas) del medio, tanto más intensamente se "frenan" las ondas sonoras.
El sonido no puede propagarse en el vacío, es decir, en ausencia de un medio.
Esto significa que, con toda la gigantesca explosión de una supernova, el observador en el espacio sin aire
solamente puede apreciarla con la vista. Allí no se la puede escuchar con los oídos.
En la atmósfera terrestre, con 1 bar de presión y una temperatura de 20° C, se propaga el sonido a razón de unos
343 metros por segundo.
La gama de frecuencias del sonido audible para el ser humano se cifra entre aprox. 16 Hz y 20 kHz, según la
edad de la persona y el estado de su capacidad auditiva.
Los infrasonidos están constituidos por ondas sonoras con una frecuencia que se halla por debajo de nuestra
capacidad auditiva; los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia correspondientemente por encima.

35
¿Qué significan U, I, R y C?
En las descripciones empleadas en la tecnología de los sensores y los procedimientos de medición en que se
basan intervienen una y otra vez ciertos términos de la teoría de la electricidad. Éstos serán descritos brevemente
a continuación.
El triunvirato de la tensión, corriente y resistencia
La tensión (U), intensidad de corriente (I) y la resistencia eléctrica (R) se encuentran relacionadas a través de la ley
de Ohm. Esta ley establece que la resistencia eléctrica es proporcional a la tensión e inversamente proporcional a
la intensidad de la corriente.
¿Pero qué significan estos conceptos?
Tensión eléctrica
También recibe el nombre de diferencia de potencial. 
Una fuente de tensión, p. ej. una batería, posee un
polo negativo (ánodo) y un polo positivo (cátodo).
Si la batería todavía no está agotada, hay una
diferencia de potencial entre ambos polos.
Esto significa, que en el ánodo hay un potencial
eléctrico negativo; o bien, expresado en términos
más plásticos: hay un "exceso de electrones en
espera" de poder ejecutar el trabajo en un
consumidor eléctrico.
Por su parte, en el cátodo está dado un potencial
eléctrico positivo, es decir, que allí "se espera la
llegada de electrones".
Cuanto mayor es la diferencia de ambos potenciales
eléctricos, tanto mayor es la tensión que suministra la
batería. A raíz de la diferencia de potencial hay un
campo eléctrico entre ambos polos de la batería.
La diferencia de potencial entre
el ánodo (1) y el cátodo (2) hace
que haya un campo eléctrico (3)
entre ambos polos. La tensión U
(4) de la batería puede ser
medida con un voltímetro
conectado entre ambos polos.
La magnitud de la tensión expresa cuánto trabajo o cuánta energía se necesita para mover a un portador de
carga (p. ej. a un electrón en un conductor eléctrico) dentro de este campo. Es decir, que la tensión también puede
ser interpretada como el contenido de energía o el trabajo que una carga eléctrica está en condiciones de
entregar a un consumidor o bien de ejecutar.
La unidad eléctrica de la tensión es el voltio. La abreviatura habitual de la tensión, a nivel internacional, es "U".
s501_050

36
Corriente e intensidad de corriente
Si se conectan (en cortocircuito) ambos polos de una
batería por medio de un conductor eléctrico, los
portadores de las cargas eléctricas, los electrones,
empiezan a fluir del ánodo a través del conductor
hacia el cátodo, obedeciendo a la fuerza del campo
eléctrico que hay a raíz de la tensión.
Por regla general, sin embargo, no se procede a
conectar una batería simplemente en cortocircuito,
sino que se utiliza la energía eléctrica almacenada en
la batería para rendir un trabajo equivalente a la
tensión en un consumidor eléctrico, como puede ser
un motor eléctrico o una bombilla.
Contemplemos para ello más detalladamente el
ejemplo de la bombilla: 
Con ayuda de cables eléctricos se conecta a una
batería un interruptor y una bombilla. Al no estar
cerrados los contactos del interruptor no fluye
corriente, pero sí es posible medir la tensión del
circuito, p. ej. en ambos contactos del interruptor.
Configuración del ensayo con batería (1), interruptor (2) y
bombilla (3) como consumidor eléctrico estando abierto el
interruptor
s501_051Si se cierran los contactos del interruptor, los
electrones fluyen obedeciendo a la tensión y al
campo eléctrico que ésta supone, desde la batería a
través del interruptor hasta la bombilla y de allí de
vuelta a la batería. Expresado en términos gráficos,
la batería trabaja, por lo tanto, como una "bomba de
electrones".
La intensidad de la corriente, es decir, la cantidad de
electrones (portadores de carga) que se ponen en
camino por unidad de tiempo hacia el consumidor, se
mide en amperios.
Cuanto mayor es el número de electrones por unidad
de tiempo tanto mayor es la energía eléctrica que se
transmite y tanto mayor el trabajo que puede ser
ejecutado por la energía en el consumidor.
La abreviatura habitual de la intensidad de corriente,
a nivel internacional, es "I".
Al estar cerrado el interruptor fluye una corriente eléctrica
a través del circuito.
s501_052

37
La magnitud de la intensidad de corriente depende de la tensión y de las propiedades de los cables eléctricos
empleados. Cuanto mayor es la sección transversal y mayor la conductividad del conductor, tanto mayor puede
ser la intensidad de corriente para una tensión dada.
¿Qué significa esto para nuestra bombilla?
Los electrones se ponen en movimiento hacia la
bombilla en cuanto se cierran los contactos del
interruptor y fluye la corriente eléctrica. La bombilla
contiene un alambre muy delgado (espira de
incandescencia), con una resistencia eléctrica muy
superior a la de los demás conductores que
interconectan a los componentes.
Una resistencia superior significa, expresado de un
modo muy simplificado, que a través del conductor
puede pasar una menor cantidad de electrones al
mismo tiempo. Esto hace que se caliente el alambre
de la espira de la bombilla al ser "bombeados" los
electrones a través suyo.
Esta energía térmica es entregada por ese delgado
alambre en forma de una radiación electromagnética
(luz y calor). La bombilla luce.
Los electrones, por lo tanto, y expresado aquí
nuevamente de un modo simplificado, ejecutan un
trabajo en el alambre de la espira de
incandescencia, para pasar a través suyo y ceden
energía antes de volver al cátodo de la batería.
Debido a la alta resistencia eléctrica que tiene la
espiral de incandescencia, la bombilla empieza a lucir.
s501_053

38
Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica representa una relación
matemática de la tensión con respecto a la intensidad
de corriente. Georg Simon Ohm fue quien reconoció
este fenómeno y lo pasó a expresar en una fórmula
matemática. Se le ha puesto su nombre a la unidad
de la resistencia eléctrica.
Desde el punto de vista físico, la resistencia
representa una magnitud que expresa la tensión
necesaria para conseguir una determinada
intensidad de corriente en un conductor eléctrico.
La resistencia eléctrica es originada por las
propiedades eléctricas del conductor a través del
cual fluyen las cargas (p. ej. electrones). El valor de la
resistencia depende de la temperatura, de la sección
transversal del conductor (es decir, el diámetro del
conductor) y de una propiedad de la materia
denominada "resistencia específica". Esta propiedad
puede interpretarse como el recíproco de la
conductividad, la cual es a su vez otra propiedad
más de la materia.
Midiendo la intensidad de corriente (I) y la tensión (U)
puede calcularse la resistencia eléctrica (R) de un
componente eléctrico. Si por otra parte se conoce p. ej. la
resistencia y la tensión, puede derivarse de ahí la
intensidad de la corriente. s501_054
La conductividad expresa la disposición de una
materia para "admitir" un transporte de cargas a
través de sus electrones.
Si por ejemplo, como en el caso de un metal, los
electrones en la materia ya se encuentran
deslocalizados en sí, es decir, que no se encuentran
ligados a núcleos específicos de los átomos, sino que
están "distribuidos" sobre toda la estructura reticular
del metal, una corriente eléctrica puede fluir
fácilmente a través de esa materia, por haber muchos
electrones "libres" que experimentan una aceleración
a raíz del campo eléctrico que se engendra por la
tensión.
Posee una alta conductividad y, por ser el valor recíproco, una baja resistencia específica. En virtud de su
dependencia de la temperatura, la resistencia resulta adecuada como magnitud para la medición de la
temperatura.

39
Pero si los electrones están fijamente ligados a los átomos en forma de enlaces químicos (covalentes) se resisten a
prestar sus electrones para un transporte de cargas.
Estas materias poseen por ello una reducida conductividad o bien una alta resistencia específica. Se les llama
materias poco o no conductivas, si su conductividad es muy baja con relación al entorno.
Esto no significa que esas materias no sean capaces de transportar absolutamente ninguna carga; lo que pasa es
que se les tiene que aportar bastante energía p. ej. en forma de calor, para ponerlas en condiciones
eléctricamente conductivas (plasma ionizado).
En numerosas materias es relativamente fácil alcanzar este valor energético (temperatura de ionización,
temperatura transitoria), tal y como sucede p. ej. en el caso de la ionización de un gas no conductivo en un
elemento luminoso bajo condiciones estándar.
La conductividad y, con ésta, también la resistencia
eléctrica de una materia se encuentran supeditadas a
la temperatura.
Esto puede ilustrarse con facilidad en el caso de los
metales: 
A medida que aumenta la temperatura, los átomos
empiezan a oscilar cada vez más intensamente en sus
sitios de la microestructura reticular y también los
electrones chocan más frecuentemente entre ellos.
Estos movimientos frenan cada vez más
intensamente, en suma, el transporte de la carga a
través del conductor. 
La resistencia aumenta.
A medida que desciende la temperatura disminuye la
resistencia de los metales y semiconductores, porque
al reducirse la temperatura también disminuyen los
movimientos de los átomos en la microestructura
reticular.
A partir de un determinado valor umbral puede realizarse el transporte de la carga prácticamente sin pérdida de
energía eléctrica. En ese momento se habla de supraconducción. Esto, sin embargo, sólo suele suceder a
temperaturas sumamente bajas, muy cercanas al cero absoluto (0 K; –273,15 °C).
Las materias no metálicas se comportan de un modo un poco diferente por cuanto a su resistencia eléctrica o bien
conductividad, y, respectivamente, justo a la inversa que los metales.
La dependencia que manifiesta la resistencia con respecto a la temperatura, por ejemplo, se utiliza en sensores
térmicos. Pero en virtud de la ley de Ohm también puede utilizarse para determinar tensión o intensidad de
corriente.
Relación de dependencia de la resistencia eléctrica con
respecto a la temperatura:
Un escaso movimiento de los átomos de metal en los sitios
que ocupan en la microestructura reticular conduce a una
baja resistencia eléctrica (1). Al aumentar el movimiento de
los átomos del metal en función de la temperatura, también
aumenta la resistencia (2).
s501_057

40
Capacidad y dieléctrico
La capacidad es una medida que expresa el poder
de un condensador para almacenar una carga
eléctrica.
La unidad de la capacidad es el faradio; la
abreviatura internacional usual es la "C". La
capacidad es proporcional a la cantidad de carga e
inversamente proporcional a la tensión que se aplica
al condensador.
La más sencilla de las formas de un capacitor de esa
índole es el condensador eléctrico de laminillas.
Un condensador de laminillas está estructurado de
modo que dos laminillas conductivas se encuentran
dispuestas una frente a otra. El almacenamiento de la
carga funciona sin tener que poner una materia
adicional entre las laminillas, llamada dieléctrico. Sin
embargo, eligiendo la materia adecuada para el
dieléctrico puede aumentarse o variarse la
capacidad del condensador.
Representación simplificada de la estructura de un
condensador de laminillas: Entre las laminillas del
condensador (1) se acumula energía eléctrica en un campo
eléctrico al estar cerrado el circuito de la corriente. Con
ayuda de un dieléctrico (2) entre las laminillas del
condensador puede tomarse influencia sobre la capacidad
de acumulación del condensador.
s501_058
El dieléctrico de un condensador consta de una
sustancia sólo débilmente conductiva o no
conductiva, no metálica. Aparte de depender de las
propiedades del dieléctrico, la capacidad del
condensador también depende de la superficie de las
laminillas y de la distancia entre las laminillas del
condensador.
Si se conecta ambas laminillas a un circuito de corriente, el condensador se carga. Eso significa que se constituye
un campo eléctrico entre las laminillas del condensador. A través del condensador no fluye corriente eléctrica en
forma de portadores de carga (electrones) pasantes. Detrás del condensador, sin embargo, se reanuda el flujo de
la corriente, p. ej. para hacer lucir una bombilla. Este fenómeno se basa en una propiedad física denominada
flujo eléctrico. El flujo eléctrico se origina por la variación del campo eléctrico durante la fase de carga del
condensador.
Si se retira la fuente de tensión, la energía almacenada en el condensador "cargado" hace que la corriente siga
fluyendo y la bombilla siga luciendo hasta que el condensador se haya descargado por completo. En la sensórica
se miden por ejemplo presiones o la humedad del aire con ayuda de sensores capacitivos especiales.

41
Glosario
André-Marie Ampère
10.01.1775 - 10.06.1836
Físico y matemático francés
A él se debe el nombre de la unidad física para la corriente eléctrica: amperio.
Anaxímenes de Mileto
aprox. 585 a. J.C. – aprox. 526 a. J.C.
Filósofo naturalista griego
Niels Bohr
07.10.1885 - 18.11.1962
Físico danés
1913 Desarrollo del modelo atómico de Bohr sobre la base de los trabajos de Planck y Einstein
1922 Premio Nobel de física
1922 Explicación de la estructura del sistema periódico de los elementos, con ayuda del modelo atómico
ampliado de Sommerfeld
Charles August Coulomb
14.06.1736 - 23.08.1806
Físico francés
Fundador de la electrostática y magnetostática
Demócrito
Empédocles
Siglo V a. J.C.
Filósofo naturalista griego, médico, político, sacerdote y poeta
Albert Einstein
04.03.1879 - 18.04.1955
Físico alemán y más tarde estadounidense
1905 Publicación de la teoría de la relatividad especial
1916 Publicación de la teoría de la relatividad general
1932 Emigración a los EE.UU. (Princeton)
Su búsqueda de una teoría de campo unitaria quedó sin éxito hasta su muerte.
Michael Faraday
22.09.1791 - 25.08.1867
Investigador inglés de la naturaleza, químico y físico experimental
Faraday fue el primero en descubrir y describir la inducción electromagnética.
A él se debe el nombre de la unidad física de la capacidad de los condensadores: faradio

42
Glosario
Richard Phillip Feynman
11.05.1918 - 15.02.1988
Físico estadounidense
1965 Premio Nobel de física por sus trabajos relativos a la electrodinámica cuántica
Werner Heisenberg
05.12.1901 - 01.02.1976
Físico alemán
1927 Formulación de la relación de indeterminación de Heisenberg
1930 Publicación de los "Principios físicos de la teoría cuántica"
Hermann Ludwig Helmholtz
31.08.1821 - 08.09.1894
Fisiólogo y físico alemán
1847 Publicación del libro "Sobre la conservación de la fuerza"
1867 Publicación del manual de la óptica fisiológica
Heráclito de Éfeso
Filósofo naturalista griego de Éfeso
Heinrich Rudolf Hertz
22.02.1857 - 01.01.1894
Físico alemán
1886 Descubrimiento del efecto fotoeléctrico
Las investigaciones de Hertz suministraron la base para el desarrollo de la transmisión inalámbrica de la
información (telegrafía, radio). A él se debe el nombre de la unidad física de la frecuencia: hertzio
Heinrich Lenz
12.02.1804 - 10.02.1865
Físico alemán-báltico
Lenz investigó en la rama de los fenómenos eléctricos, tales como la inducción y la resistencia.
Leucipo
Siglo V a. J.C.
James Clerk Maxwell
13.06.1831 - 05.11.1879
Físico escocés
1860 Formulación de la teoría cinética de los gases
1864 Publicación de las ecuaciones de Maxwell sobre la electricidad y el magnetismo
Predicción del valor de la velocidad de la luz

43
Isaac Newton
20.03.1643 - 31.03.1727
Matemático inglés, investigador naturalista y alquimista; director de la moneda real en Londres
1687 Publicación de la "Philosophia Naturalis Principia Mathematica", en la que Newton define sus leyes de 
la mecánica
1704 Publicación de "Opticks", en la que resume los resultados de sus investigaciones en el ámbito de la óptica
A él se debe el nombre de la unidad física de la fuerza: newton
Newton ya sospechaba, desde antes de Einstein, el carácter de partícula de la luz.
Georg Simon Ohm
16.03.1789 - 06.07. 1854
Físico alemán
1826 Definición de la ley de Ohm
A él se debe el nombre de la unidad física de la resistencia eléctrica: ohmio
Max Planck
23.04.1858 - 04.10.1947
Físico alemán
1899 Introducción de la constante de Planck
1929 Publicación "El concepto del mundo de la nueva física"
Director y posteriormente presidente honorífico del instituto "Kaiser-Wilhelm-Institut zur Förderung der
Wissenschaft" (más tarde se cambió su nombre por Instituto Max Planck), cofundador de la mecánica cuántica
Ernest Rutherford
30.08.1871 - 19.10.1937
Físico neozelandés
1902 Hipótesis de la desintegración radiactiva de los elementos
1908 Premio Nobel de química
1911 Derivación del modelo atómico de Rutherford
1918 Descubrimiento del protón
Leonard Susskind
1940 - Físico estadounidense
Cofundador de la teoría de cuerdas
Tales de Mileto
Matemático griego de Mileto, filósofo naturalista, astrónomo, político e ingeniero
Alessandro Giuseppe Antonio Conde de Volta
18.02.1745 - 03.03.1827
Físico italiano
A él se debe el nombre de la unidad física para la tensión eléctrica: voltio

© VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg
Reservados todos los derechos. Sujeto a posibles modificaciones.
000.2812.58.60 Edición técnica 12/2010
Volkswagen AG
Cualificación Postventa
Service Training VSQ-1
Brieffach 1995
D-38436 Wolfsburg
❀ Este papel ha sido elaborado con celulosa blanqueada sin cloro.
501501

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