FIS_U3_P2E2_FEGM

SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICAUniversidad Abierta y a Distancia de México.

Materia: FISICA.Facilitador ENRIQUE FIERRO HERNANDEZ.Alumno: FERNANDO GUTIERREZ MEDINA

Matricula: AL11508924Carrera: INGENIERIA EN TELEMATICA.

Heinrich Rudolph HertzFISICO ALEMAN PIONERO EN LAS INVESTIGACIONES RELACIONADAS CON LAS ONDAS

ELECTROMAGNETICAS

MATERIA

FISICA I

UNIDAD 3:

Electromagnetismo

PRACTICA 2:

Ondas Electromagnéticas.

ALUMNO:

Fernando Gutiérrez Medina (AL11508924).

FACILITADOR:

Enrique Fierro Hernández

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Sábado, 11 de enero de 2014




I. Introducción

Las ondas elásticas requieren un medio material como soporte a su transmisión. Tal sucede con las ondas sonoras, ondas en cuerdas, membranas, etc. En cambio, las ondas electromagnéticas no requieren necesariamente un medio material para su propagación.

Con la excepción de las ondas superficiales en un líquido, la perturbación (sea ésta una deformación, una presión o el desplazamiento de un volumen) se propaga con una velocidad que depende de las propiedades elásticas del medio. Estas ondas elásticas son también llamadas sonido. En el lenguaje vulgar el sonido está relacionado con la sensación auditiva, vibraciones en la membrana auditiva provocadas por una onda elástica que se propaga a través de un gas, un líquido o un sólido. Sin embargo nuestro sistema nervioso sólo es sensible a frecuencias comprendidas entre 16 Hz y 20 kHz. Fuera de estos límites el sonido no es audible para los humanos, aunque a las ondas elásticas correspondientes se les sigue llamando sonido. La física de las ondas elásticas de frecuencia por encima de los 20 kHz se denomina ultrasónica. La ciencia que trata de los métodos de generación, propagación y recepción del sonido se llama acústica.

En ambos tipos de ondas –elásticas y electromagnéticas- son las Ecuaciones de Maxwell las que explican la transmisión a distancia de energía y cantidad de movimiento.

II. Modelo teórico

Ondas electromagnéticas

Además de los sonidos existe otro tipo de oscilaciones que denominamos electromagnéticas, puesto que su origen es esencialmente eléctrico y presentan importantes diferencias respecto de las primeras, tanto en su producción como en la propagación y aplicaciones.

La fuente natural más conocida de ondas electromagnéticas es el Sol, aunque a través del espacio nos llegan rayos cósmicos de diferente naturaleza según el origen de los mismos. Sin embargo, es el hombre quien manipula una amplia gama de ondas electromagnéticas, principalmente en el campo de la radiocomunicación.

La denominación electromagnética se debe a que esta clase de ondas está formada por un campo eléctrico y un campo magnético asociados y la propagación se hace a frecuencias mucho más elevadas que las del sonido sin que sea necesario un soporte material para las mismas.

Las ondas electromagnéticas por su propia naturaleza que lleva asociadas, materia y energía, pueden propasarse a través del aire e incluso del vacío; es más, no necesitan transmitiese como una vibración de las moléculas del aire ya que los propios impulsos de las ondas, "paquetes de ondas", se empujan unos a otros para recorrer los diferentes medios o los espacios vacíos.

Tenemos un ejemplo fácil de identificar: las radiaciones luminosas que nos proporciona una bombilla llegan a nosotros desde el filamento en donde se producen, la radiación atraviesa el vacío del interior de la bombilla, el cristal que la protege y el aire que nos separa de la misma.

Producción de ondas electromagnéticas

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Las ondas electromagnéticas están formadas por la asociación de dos tipos de ondas: unas de tipo eléctrico y otras de tipo magnético. Ambas provienen de los campos eléctrico y magnético dispuestos perpendicularmente entre sí y con la dirección de propagación.

El factor polarización es muy importante, ésta puede mantenerse o variar de forma continua, lo que supone mantener siempre en el mismo plano o en planos cambiantes los campos eléctrico y magnético. Si la polarización de la señal de antena es de tipo horizontal también debe adecuarse la antena receptora para recoger la máxima señal según sea el tipo de polarización. Esto es muy importante, sobre todo, para tipos de ondas como las de televisión. Obsérvese que sobre las azoteas, todas las antenas presentan un plano dominante horizontal o vertical según la clase de polarización de las ondas electromagnéticas que deban recoger, de no hacerlo así, tiene lugar una pérdida importante de energía en la recepción de la señal.

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III. Desarrollo y resultados

1. Descarguen la simulación ejs_ondasmagneticasf.jar que se encuentra en el aula virtual.

2. Obtengan la ecuación de onda de las ecuaciones de maxwell

E = Ey cos(kx-ωt) j + Ez cos(kx-ωt+δ) kB = Bz cos(kx-ωt) k - By cos(kx-ωt+δ) j = (c×E)/c2

donde c = c i, Bz = Ey/c y By = Ez/c.

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

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El primero que descubrió experimentalmente que la luz viaja a gran velocidad, pero no a una velocidad infinita, fue el astrónomo danés, Ole Christensen Rømer (1644 - 1710), en el año 1676. Observando y midiendo los tiempos de los eclipses de la luna Ío de Júpiter, la que está más cerca del planeta que las otras tres conocidas en ese tiempo, descubrió que los tiempos entre dos ocultaciones del satélite, aumentaban cuando Júpiter estaba a mayor distancia de la Tierra.

Supuso, y supuso bien, que Io no cambiaba su velocidad de traslación por el hecho de que Júpiter estuviera más lejos. Entonces, la diferencia de tiempo sólo podía deberse a que la luz tardaba más en llegar a la Tierra cuando Júpiter estaba más lejos. Este fue un descubrimiento que hace a Ole Romer acreedor del agradecimiento de la humanidad. Desde entonces ya sabemos con certeza que la luz tiene una velocidad limitada.

En 1728, la comunidad científica aceptó definitivamente que la velocidad de la luz es muy grande, pero finita, cuando el astrónomo inglés James Bradley (1693 - 1792) mediante comparaciones de la velocidad de la Tierra en su órbita, dedujo que la velocidad de la luz era de 298.000 km/seg,

Aunque Romer no calculó la velocidad de la luz, dejó el camino preparado para que uno de sus discípulos emprendiera el trabajo de calcularla. Este encontró que la luz viajaba a 225.000 km/seg. En realidad la cifra es de 300.000 km/seg, pero no por eso el cálculo deja de tener un enorme mérito.

4. Expliquen por qué se consideran las ondas electromagnéticas transversales.

Cuando su dirección de desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación.

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5. Describan la relación entre las magnitudes del campo eléctrico y magnético.

Los fenómenos magnéticos son estáticos y los eléctricos dinámicos. Pueden aislarse cargas eléctricas positivas, pero nunca aparecen por separado polos norte y

sur. Las cargas en reposo solo originan campos eléctricos. Las cargas en movimiento originan

campos eléctricos y magnéticos. Los circuitos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, suelen ser no lineales (saturación

magnética) Ambos campos son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia, pero el campo

eléctrico es radial y el magnético es perpendicular Las líneas de campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva,

mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.

Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas

6. Modelen una onda electromagnética con las siguientes características:

Supongamos que un satélite necesita una longitud de onda de 31 micrómetro, el modelado quedaría así.

a. La frecuencia y longitud de onda de una señal electromagnética que pueda ser transmitida desde un satélite geoestacionario a un punto en la Tierra.

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b. La relación adecuada entre la magnitud del campo magnético y eléctrico.

IV. Conclusiones

Concluimos que se pudo llevar a cabo el objetivo de la práctica ya que pudimos observar la simulación de una onda electromagnética y a la vez conocer la utilidad que tiene as ecuaciones de maxwell, así como también saber la relación entre las magnitudes del campo eléctrico y magnético.

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