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PROPAGACIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

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on 5 August 2015

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3. RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La Radiación Electromagnética es un tipo de campo electromagnético variable, es decir, una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. Puede manifestarse de diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos X o rayos gamma.

Existen multitud de fenómenos físicos asociados con la radiación electromagnética Entre estos fenómenos están por ejemplo la luz visible, el calor radiado, las ondas de radio y televisión o ciertos tipos de radioactividad por citar algunos de los fenómenos más destacados. Todos estos fenómenos consisten en la emisión de radiación electromagnética en diferentes rangos de frecuencias (o equivalentemente diferentes longitudes de onda), siendo el rango de frecuencia o longitud de onda el más usado para clasificar los diferentes tipos de radiación electromagnética. La ordenación de los diversos tipos de radiación electromagnética por frecuencia recibe el nombre de espectro electromagnético.
1. INTRODUCCIÓN
2. MEDIOS DE PROPAGACIÓN
2.1 PROPAGACIÓN DE ONDAS TERRESTRES
2.2 PROPAGACIÓN DE ONDAS ESPACIALES
2.3 PROPAGACIÓN POR ONDAS CELESTES
2.4 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN
3. RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
4. EFECTO DOPPLER
5. EJEMPLOS
6. PREGUNTAS
7. REFERENCIAS

CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN

¿Qué es una onda Electromagnética?Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.

A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse.
PROPAGACIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
7. REFERENCIAS
PROPAGACIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
LUCY VIVIANA ARAUJO A.
YURI VIVIANA DAZA G.
ANDRES FELIPE MUÑOZ C.
PRESENTADO POR:
Toda aquella onda electromagnética que se propague dentro de la atmósfera terrestre se le denomina onda terrestre y el proceso de comunicación entre dos o más puntos de la tierra se conoce como radio comunicación terrestre. Toda onda electromagnética terrestre es afectada por las condiciones atmosféricas y con ello se puede decir que dependen de la clase de sistema y del ambiente propagándose en diferentes formas viajando en línea recta o alterando su trayectoria.
Existen tres formas de propagación de las ondas electromagnéticas en la atmósfera terrestre: onda terrestre, onda espacial (compuesta por ondas directas y ondas reflejadas en el suelo) y ondas celestes o ionosféricas. Una de las características más importantes de las ondas terrestres es que a frecuencias inferiores de 1.5MHz, las ondas presentan mayor difusión y menor pérdida en el momento de su propagación. Las ondas celestes son utilizadas para aplicaciones de alta frecuencia y las ondas espaciales se utilizan para aplicaciones de muy alta frecuencia.
Se denomina onda terrestre a toda aquella onda electromagnética que viaje por la superficie de la tierra denominadas también ondas superficiales. Una característica de las ondas terrestres es que deben estar polarizadas verticalmente, ya que si el campo eléctrico de este tipo de ondas se polariza horizontalmente quedaría en paralelo de la superficie de la tierra generando un corto circuito debido a la conductividad del suelo. El campo eléctrico generado por una onda terrestre induce voltajes provocando la circulación de corrientes semejantes a las de una línea de transmisión. Como toda onda sufre pérdidas o atenuaciones a medida que se propagan debido a la resistencia ofrecida por el ambiente y por el medio de transmisión; a mayor frecuencia de este tipo de ondas mayor es la cantidad de pérdidas en la onda electromagnética. El uso de ondas terrestres es común en aplicaciones de comunicación marítima y de radio navegación.

Dentro de las ventajas del uso de ondas terrestres en el momento de propagarse se pueden considerar:
Las ondas terrestres son poco afectadas por las condiciones variables de la atmósfera
Se pueden realizar procesos de comunicación entre dos lugares cualesquiera del mundo siempre y cuando se utilice la potencia suficiente de transmisión

Las desventajas de la propagación de ondas terrestres son las siguientes:
Las pérdidas en el terreno varían mucho de acuerdo con el material superficial y su composición
Se limitan a frecuencias muy bajas, bajas e intermedias (VLF,LF y MF) y requieren grandes antenas
Requieren una potencia de transmisión relativamente alta
Las ondas espaciales son todas aquellas ondas que incluyen las ondas directas, que son aquellas que viajan en línea recta o a línea de vista entre las antenas transmisoras y receptoras, las cuales pueden ser irradiadas por varios kilómetros. La única restricción para este tipo de propagación, es que esta limitada por la curvatura de la tierra.

Otro tipo de ondas espaciales son las ondas reflejadas en el suelo las cuales se forman cuando son reflejadas por la superficie terrestre en el momento de la propagación de la onda electromagnética entre antenas transmisoras y receptoras.



La curvatura de la tierra tal como se menciona es un obstáculo para la propagación de ondas espaciales, esta curvatura, presenta un horizonte de propagación dentro del cual se pueden realizar procesos de comunicación a línea de vista denominado horizonte de radio.

Debido a la refracción atmosférica el horizonte de radio esta más allá del horizonte óptico para la atmósfera estándar común. Un cálculo común para determinar la longitud del horizonte de radio es que es equivalente 4/3 del horizonte óptico. Dentro de los métodos comunes para aumentar el tamaño del horizonte de radio consiste en elevar las antenas de transmisión o recepción lo más alto posible ubicándolas en torres, sitios montañosos o edificios altos.

Una forma para calcular el horizonte de radio en función de la altura de la antena es:


Las ondas electromagnéticas celestes son aquellas que se propagan con polarización horizontal; en aplicaciones comunes, este tipo de ondas se irradia en una dirección que forma un ángulo relativamente grande con la tierra.

Son ondas que se irradian directamente hacía el cielo en donde son reflejadas o refractadas hacía la superficie terrestre por la ionosfera, por esta razón se le denomina propagación ionosférica. La ionosfera, es la región del espacio que está entre 50 y 400 kilómetros sobre la superficie terrestre; esta capa de la tierra es la encargada de absorber grandes cantidades de energía solar ionizando moléculas de aire formando con ello electrones libres.

Cuando una onda electromagnética atraviesa la ionosfera el campo eléctrico de la onda ejerce una fuerza sobre los electrones libres colocándolos en un estado vibrante provocando con ello la refracción de la onda electromagnética de nuevo hacia la superficie terrestre, la densidad de la ionosfera esta condicionada por el medio ambiente y la temperatura.

Capa D
Es la capa inferior de la ionosfera, se encuentra ubicada entre los 50 y 100 km sobre la superficie terrestre; por ser la más retirada al sol presenta poca ionización y con ello tiene muy poco efecto sobre la dirección de propagación de las ondas de radio. Esta capa refleja las ondas de VLF y LF, y absorbe las ondas MF y HF.
Capa E
Ubicada en la zona intermedia de la ionosfera entre los 100 y 140 Km. sobre la superficie terrestre, esta capa al igual que la capa D desaparecen casi totalmente en horas de la noche alcanzando su máxima densidad en horas en donde la energía solar presenta su mayor incidencia sobre la tierra, esta capa favorece la propagación de ondas superficiales como MF y refleja algo de ondas HF durante el día.
L a radiación electromagnética se propagan en el vacio a la velocidad de la luz “c”. Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propaga para las ondas eléctricas y magnética





donde es la permitividad eléctrica (8,8541878176x10-12 F/m.) y es la permeabilidad magnética (4πx10^-7) en el vacío, en un material estas constantes cambian y ende la velocidad también pero sería inferior a la velocidad de la luz
La velocidad de la luz en un medio se puede calcular a partir de su permitividad eléctrica y de su permeabilidad magnética de la siguiente manera:



velocidad de la luz 3x10^8 m⁄s

Este tiene numerosas aplicaciones a altas frecuencias, en la electrónica su conocimiento es importante para compensar desviaciones de frecuencias en las señales detectadas por los equipos receptores de telefonía celular móvil. En los enlaces satelitales móviles,es importante también sobre todo en los satélites con alturas orbitales bajas ó LEO. Por otro lado, dicho efecto Doppler es explotado técnicamente por los sistemas satelitales de navegación y localización, como el GPS (Global Position System), que es una constelación de 24 satélites distribuidos en 6 orbitas intermedias.
La distancia entre el transmisor y el receptor aumenta, la frecuencia disminuye, cuando la frecuencia aumenta la distancia entre el transmisor y el receptor disminuye
La formula viene dada por donde f' es la frecuencia que recibe el receptor y f es la frecuencia del emisor
donde Y es el factor de lorentz
6. PREGUNTAS
1. Cuando un receptor se aleja del transmisor que sucede con la ¿frecuencia ? ¿aumenta o disminuye?
http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler#.C3.81lgebra_del_efecto_Doppler_en_ondas_electromagn.C3.A9ticas
4. EFECTO DOPPLER
2.5 VELOCIDAD DE LA LUZ

2. Cuales son las ventajas y desventajas de la propagación de ondas terrestres, ondas espaciales y ondas celestes
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/208019/MODULO%20ANTENAS%20Y%20PROPAGACION-2011/unidad_2_propagacin_de_ondas_electromagnticas.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica
2. MEDIOS DE PROPAGACIÓN
2.1 PROPAGACIÓN DE ONDAS TERRESTRES
2.2 PROPAGACIÓN DE ONDAS ESPACIALES

2.3 PROPAGACIÓN DE ONDAS ESPACIALES
2.4 PROPAGACIÓN POR ONDAS CELESTES

La radiación electromagnética está formada por fotones, cuya energía es igual a:
h se denomina constante de Planck, y vale . La constante reducida de Planck es igual a
La energía total de una determinada radiación es igual al número de fotones que contiene, N, por la energía de cada uno de ellos:


La potencia es igual al número de fotones por unidad de tiempo por energía de uno de ellos, y la intensidad al número de fotones por unidad de área y de tiempo por la energía de uno de ellos.
Los fotones poseen un momento lineal igual a:

EJEMPLOS
1. Una radiación electromagnética esta compuesta por fotones con una energía de 100 eV. ¿Cuáles son la frecuencia y la longitud de dicha radiación?
3. Que se transporta en la radiación electromagnética ? De algunos ejemplos de como se manifiesta.
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