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Ondas Electromagnéticas

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by

Martín Melendro

on 27 January 2014

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Transcript of Ondas Electromagnéticas

Las ondas EM transportan cantidad de movimiento (momentum)





Las ondas EM ejercen presión sobre las superficies sobre las que inciden
La Luz: Una onda electromagnética
Las Ecuaciones de Maxwell
Ecuaciones fundamentales del electromagnetsimo
Equivalentes a las leyes de Newton para la mecánica
Consistentes con la Teoría de la Relatividad Espacial
Involucran cálculo
Describen el fenómeno ondulatorio de la luz
Ondas Electromagnéticas
Velocidad de la luz
Suma de la energía transportada por los campos eléctricos y magnéticos
Presión de radiación
Ondas Electromagnéticas
El campo eléctrico que fluye a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica dentro de la superficie
1. Ley de Gauss -
Ley de Coulomb general
Ej:
Los electrones y los protones producen campos eléctricos
El flujo de campo magnético a través de una superficie cerrada es siempre 0
2. Ley de Gauss para el magnetismo
No existen cargas magnéticas
Ej:
Un campo magnético variable produce un campo eléctrico
3. Ley de Faraday-Lenz
Ej:
Un campo magnético es producido por un campo eléctrico en movimiento o por una corriente eléctrica.
4. Ley de Ampère
Ej:
Onda electromagnética:

No necesitan un medio para transportarse
Ondas de campo, no de materia
Ondas transversales
Su energía esta cuantizada
A veces se comportan como partículas
Producción de Ondas Electromagnéticas
Un campo eléctrico variable que produce un campo magnético variable que a su vez produce un campo eléctrico variable que produce un campo magnético y así ad infinitum, produciendo una onda de campos eléctricos y magnéticos

Los campos eléctrico y magnético en cualquier punto son perpendiculares entre sí y a la dirección de viaje de la onda.
1676: Ole Rømer mide por primera vez la velocidad de la luz
1802: Young mide la longitud de onda de luz de distintos colores
1810: Medición de la longitud de onda de la luz visible
1865: A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field - Maxwell
1887: Hertz generó y detectó experimentalmente ondas de radio
Espectro Electromagnético
Aceleración de electrones u otras partículas cargadas
Ondas de radio y microondas: Aparatos Electrónicos - Antenas
Infrarroja: Calor. Sol: Hace resonar moléculas de la piel
Luz Visible: Aceleración de electrones en un filamento por una corriente
Rayos Gama: Emisión de electrones en átomos, moléculas y núcleos
Producción de Ondas Electromagnéticas:
Un millón de veces más rápida que el sonido!
Cambia según el medio, pero se aproxima a
c.
Medición de la velocidad de la luz
1638: Galileo. Fracasó
1676: Ole Roemer:
"This second inequality appears to be due to light taking some time to reach us from the satellite; light seems to take about ten to eleven minutes [to cross] a distance equal to the half-diameter of the terrestrial orbit.
1920: Michelson: Espejos rotatorios a 35 km de distancia de uno estacionario
Galileo
Roemer
Michelson
MIT
Energía total almacenada por unidad de volumen en una onda EM
Intensidad promedio
de una onda EM
Energía en ondas EM
La intensidad I se conoce como vector de Poynting, y se le asigna el símbolo
Su direccion es la dirección de la onda que transporta la energía y su mangitud es la intensidad
(S = I)
Valores Máximos de E y B
p = cantidad de movimiento
U = energía recibida por el objeto
P = Presion de radiacion
I = Intensidad promedio
Radiación
Absorbida
Radiación
Reflejada
Presión de
Radiación Absorbida
Presión de
Radiación Reflejada
Comunicación Inalámbrica:
Radio y Televisión
Potencia
Emitida
Intensidad de Onda
Una onda electromagnética puede transmitir información inalámbrica a distancia
Primeras señales : Conjunto de pulsos largos y cortos (código Morse)
Marconi (1895): Transmitió desde Canadá a Inglaterra (3000km)
1903: Primer mensaje comercial práctico (Times) y primer vuelo en aeroplano
1. Información de audio se convierte en una señal eléctrica con la misma frecuencia (audiofrecuencia - AF)
2. La audiofrecuencia se amplifica eléctricamente
3. Se mezcla la señal de la AF con una frecuencia portadora de radio (RF) que representa esa estación
4. La mezcla puede ser AM o FM
Ondas de radio
Señal de audio eléctrica (AF)
Señal de audio (amplificada)
Señal de audio modulada
Señal de radio portadora (RF)
Antena de transmisión
Transmisión de Información usando ondas EM

Amplitud Modulada (AM: 530 a 1700kHz)
:
La amplitud de la RF se varía en proporción a la amplitud de la onda AF.
Frecuencia Modulada (FM: 54 a 88 MHz)
:
La frecuencia de la onda portadora se cambia en proporción a la amplitud de la onda de audio.
1. Onda EM es recibida por la antena
2. La señal recibida es pequeña y contiene frecuencias provenientes de muchas estaciones
3. El receptor selecciona un pequeño rango de frecuencias con un circuito LC resonante
4. Al cambiar las características del circuito (L o C), se puede hacer resonar el circuito con cualquier estación
5. El demodulador o detector separa la señal portador RF de la señal de audio.
6. La señal de audio se amplifica y se envía a los audífonos
Antena receptora
Señal de radio (RF)
Parlante
Transmisión de Información usando ondas EM
Señal de audio
Circuito LC resonante
Tipos de Antenas
Barras conductoras
Antena de lazo
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