FÍSICA

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PRACTICA Nº 2

LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA

INTRODUCCIÓN

Las radiaciones electromagnéticas son las generadas por partículas eléctricas y

magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada partícula genera lo que se llama un

campo, por eso también se dice que es una mezcla de un campo eléctrico con un campo

magnético. Estas radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el

aire e incluso por el vacío. Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba

abajo) una partícula cargada eléctricamente (o magnéticamente) como la de la figura:

Como vemos se crea una perturbación a su alrededor, que es lo que llamamos una onda.

Esta onda depende de la velocidad con la que movamos la partícula (y fuerza), y de la

amplitud o distancia entre el inicio y el final del recorrido. Cambiando estos valores

podemos cambiar el tamaño de la onda. La onda generada tendrá la misma forma pero

más grande y/o con más ondulaciones por segundo.

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MODELO TEORICO

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; es decir,

pueden desplazarse por el vacío.

Estas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras,

la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 000 km/s) pero

no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace

tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso

que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y

magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina,

nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del

mundo en que estamos.

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo

del mundo actual.

Si la partícula tiene un componente eléctrico, pero también uno magnético ya tenemos

generada una radiación electromagnética, con su onda electromagnética. Vamos analizar

la onda generada. Para medir una onda tenemos datos muy importantes como podemos

ver:

Longitud de Onda: Distancia entre dos crestas.

Amplitud: Es la máxima perturbación de la onda. La mitad de la distancia entre la cresta

y el valle.

Frecuencia: Número de veces que se repite la onda por unidad de tiempo. Si se usa el

Hertzio es el número de veces que se repite la onda por cada segundo.

Periodo: 1/frecuencia. Es la inversa de la frecuencia.

Velocidad: la velocidad de la onda depende del medio por el que se propague (por donde

viaje). Si la onda viaja por el vació su velocidad es igual a la de la luz

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300.000Km/segundo. Si se propaga por el aire cambia, pero es prácticamente igual a la

del vacío.

Bueno ya tenemos nuestra onda viajando por el aire. Pero… resulta que una onda

electromagnética no se genera por una sola partícula, sino que son dos partículas

diferentes, una eléctrica y otra magnética. Además su movimiento es perpendicular, lo

que hace la onda sea una mezcla de dos ondas perpendiculares, una eléctrica y otra

magnética.

Aquí vemos en la figura las dos ondas generadas por las dos partículas a la vez. Una

moviéndose sobre el eje Z y la otra sobre el eje Y:

DESARROLLO

Obtengan la ecuación de onda de las ecuaciones de Maxwell.

Nombre Forma diferencial Forma integral

Ley de Gauss:

Ley de Gauss para el campo magnético:

Ley de Faraday:

Ley de Ampère generalizada:

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De estas ecuaciones se desprenden las ecuaciones de maxwell, para el campo eléctrico E y para el campo magnético B.

Describan la forma de obtener el valor de la velocidad de la luz en el vacío.

Las primeras cuatro ecuaciones junto con la fuerza de Lorentz son las que explican

cualquier tipo de fenómeno electromagnético. Una fortaleza de las ecuaciones de Maxwell es que permanecen invariantes en cualquier sistema de unidades, salvo de pequeñas

excepciones, y que son compatibles con la relatividad especial y general.

Además Maxwell descubrió que la cantidad era simplemente la velocidad de la luz en el vacío, por lo que la luz es una forma de radiación electromagnética. El valor

aceptado actualmente para la velocidad de la luz es de: c= 2997924574 m/s.

Expliquen por qué se consideran las ondas electromagnéticas transversales.

La velocidad, la longitud, la frecuencia y la fase de los campos ondulatorios eléctrico y

magnético son iguales que sus amplitudes, son directamente proporcionales y que los campos son mutuamente perpendiculares. Es decir los campos ondulatorios eléctricos y

magnéticos no son identidades independientes y la existencia de uno requiere de la existencia del otro. No son sino dos entidades de una onda, la onda electromagnética.

ANALISIS DE DATOS

Datos

F= 4 GHz (Frecuencia)

v= 300000000 m/s (velocidad de la luz en el vacío)

4GHz = 4000000000Hz

Lambda = longitud de onda.

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v / f = lambda

(300000000m/s) / (4000000000Hz) = 0.075

Procedemos a introducir los datos necesarios, para ello abrimos el programa:

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RESULTADOS

El modelo de la onda electromagnética de 4 GHz, puede ser utilizado para transmisiones

satelitales.

CONCLUSIONES

Las ondas electromagnéticas son transversales; las direcciones de los campos eléctrico y

magnético son perpendiculares a la de propagación.

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BIBLIOGRAFÍA

http://www.areatecnologia.com/ondas-electromagneticas.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Maxwell

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz

EQUIPO Nº 7

MIEMBROS ACTIVOS:

Silvia Romero Campos AL10526716

Iván Mauricio Ayala Vaca AL10520186

Santiago Villavicencio Acevedo AL11502235