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Ondas electromagnéticas

Did you know you can measure whether students have fragmented or cohesive conceptions of mathematics, or whether they learn at a surface- or deep-level? Did you know there are concept inventories available for research purposes at the level of prealgebra
by

christian roman

on 13 April 2011

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Transcript of Ondas electromagnéticas

Ondas electromagnéticas Profesor: Salvador Valenzuela Díaz
Calculo Vectorial Metodología Parámetros presentes Problema de aplicaciòn Consideremos una onda monocromatica que se propaga en el vacio a lo largo del eje X y que viene descrita por el campo elèctrico en la forma:


Campo eléctrico existente en el espacio, creado por las cargas Campo dieléctrico que resume los efectos eléctricos de la materia. Nos habla sobre la inducción electromagnética, la que origina una fuerza electromotriz en un campo magnético Ecuaciones de Maxwell En 1865, James Clerk Maxwell, publica una descripción matemática de la relación entre electricidad y magnetismo. En realidad, la gran contribución de Maxwell está en unir las fuerzas eléctricas y magnéticas en una única teoría, mostrando que estas dos fuerzas diferentes eran en realidad sólo dos caras distintas de la misma moneda.

Maxwell, en particular, amplió los resultados anteriores para sostener de modo muy general que todo campo eléctrico cambiante crea un campo magnético y que a su vez, todo campo magnético cambiante crea un campo eléctrico. Gràficamente, en forma esquemàtica lo que ocurre es lo siguiente: Experimento Práctico Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Definición En 1888, el profesor Rudolf Hertz, que trabajaba en la Universidad de Kiel, hizo saltar chispas a voluntad en un pequeño aro de alambre con un intersticio al colocarlo cerca de un circuito eléctrico oscilante, en el cual también podía producir chispas.

La corriente variable en el circuito oscilante daba origen a campos eléctricos y magnéticos que se propagaban y luego eran detectados en el aro: así fueron descubiertas las "ondas hertzianas" que no eran otras que las ondas electromagnéticas predichas poco antes por Maxwell. Ondas electromagnéticas: Hasta que en 1901 logró comunicación entre el sur de Inglaterra y Terranova, a través del Atlántico. Con ello se establece la telegrafía inalámbrica, o radiotelegrafía la cual pronto evolucionaría del código Morse a otros más complicados; así nacen la radio y la televisión. En a se ven las líneas de campo eléctrico en la región cercana, y en b en la región lejana cuando un dipolo eléctrico oscila. Ley de Faraday-Lenz Ecuaciones de Maxwell en medios electronicos dieléctricos, homogéneos e isótropos lineales Conclusiones Caracteristicas 1. Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio (en el vacio) creándose y recreándose mutuamente. 3. Los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí ( y perpendiculares a la dirección de propagación) y están en fase: alcanzan sus valores máximos y mínimos al mismo tiempo y su relación en todo momento está dada por E=c• B 4. El campo eléctrico procedente de un dipolo está contenido en el plano formado por el eje del dipolo y la dirección de propagación. 2. Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacio a la velocidad de la luz c 5. Las ondas electromagnéticas son todas semejantes y sólo se diferencian en su longitud de onda y frecuencia. 6. Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacío. Lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que crean a propagarse. Caleb Román Ramirez
Artemio Rosales Arriaga
Jorge Sandoval Romero
Citlalli Patiño Santiago
Omar Elesban Reyna Fernandez
Juan Carlos Cruz Hidalgo Integrantes: Antecedentes historicos Los parámetros que intervienen en la formulación de las ecuaciones de Maxwell son los siguientes: Campo magnético existente en el espacio, creado por las corrientes. Densidad de cargas existentes en el espacio. Permitividad eléctrica, característica de los materiales dieléctricos Permeabilidad magnética, característica de los materiales paramagnéticos. Esta ecuación expresa que los cambios de un campo magnético (siendo 1/c el factor infinitesimal del cambio) crea un campo eléctrico que gira (Rot) en tomo de las líneas magnéticas. El signo negativo se refiere a la dirección del campo. Ley de Ampère La ley de Ampère nos dice que los cambios de un campo eléctrico (siendo 1/c el factor infinitesimal del cambio) crea un campo magnético que gira (Rot). Ley de Gauss La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. Se define como flujo eléctrico ( ) a la cantidad de fluido eléctrico que atraviesa una superficie dada Ley de Gauss magnetica Experimentalmente se llegó al resultado de que los campos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, no comienzan y terminan en cargas diferentes. Si aplicamos las ecuaciones de Maxwell a los medios del enunciado se verán modificadas de la siguiente forma.



La luz es una onda electromagnética que se produce mediante una alteración del campo eléctrico con el tiempo que produce un campo magné tico también variable con el tiempo.

Éste a su vez genera otro eléctrico. Estos campos eléctricos y magnético variables con el tiempo, consecuencia uno del otro, sin que puedan existir aisladamente, se propaga por el espacio formando ondas electromagnéticas.

Estos campos se propagan a la misma velocidad y en fase formando ondas transversales. Usaremos las ecuaciones de Maxwell en una region sin cargas, p = 0 y donde no hay materiales conductores presentes, g = 0, es decir, la densidad de corriente es cero: J = gE = 0

Para este caso especìfico, las ecuaciones de Maxwell vienen dadas por: Otro esquema gráfico donde se muestra la longitud de onda A, la cual se relaciona con la velocidad de propagración c en la forma:



Donde v es la frecuencia de la onda. Recordemos además que el número angular de onda o módulo del vector de propagacion viene dado por:



y que la frecuencia angular se relaciona con la frecuencia a través de: La finalidad de este experimento práctico es reforzar el conocimiento teórico anteriormente explicado, este experimento se basa en la construcción de un circuito que es capaz de transmitir ondas electromagnéticas cuya frecuencia de onda está comprendida entre los 88 y los 130 MHz y el campo magnético no supera los 50 mV.
El circuito es el siguiente:
Calcular la longitud de onda emitida por este circuito con la siguiente fórmula: La historia de las ondas electromagnéticas proporciona un bello ejemplo de las ligas que unen a la ciencia básica con la aplicada y a ésta con el desarrollo tecnológico.

Se inventan así el telégrafo inalámbrico, el radio, y tantos otros aparatos que hoy son indispensables para que el hombre moderno subsista.

Esta red complicada de teorías, observaciones controladas e inventos constituye la esencia del avance científico y tecnológico, base de la sociedad industrial de nuestros días.
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