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Ondas Electromagnét
icas
Teacher: Germán Rojas
North American CollegeSubsector FísicaArica
Teoría electromagnética de Maxwell
Maxwell estableció una síntesis de todos los descubrimientos anteriores: Oersted, Ampere, Gauss, Faraday entre otros, unificando fenómenos eléctricos y magnéticos.
Sus resultados se resumen en cuatro ecuaciones tan fundamentales como lo son las leyes de Newton.
Existen ondas electromagnéticas que se caracterizan por propagarse a la velocidad de la luz.
Ecuaciones Significado teórico
Primera Ecuación
Las cargas eléctricas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza tienen comienzo y fin.
Segunda Ecuación
No es posible aislar los polos magnéticos debido a que las líneas de campo son cerradas sobre sí mismas, sin inicio ni fin.
Tercera Ecuación
Un campo magnético variable induce un campo eléctrico variable
Cuarta EcuaciónUn campo magnético puede ser producido por una corriente eléctrica o por un campo eléctrico variable.
Experimento de Hertzhttps://www.youtube.com/watch?v=7YV6bju0cI8
Emisión de ondas electromagnéticas
¿Cómo se propaga el campo electromagnético?
Transporte de energía en las ondas electromagnéticas
Como cualquier forma de onda, las ondas electromagnéticas pueden transportar energía desde un punto a otro.
El físico John Henry Poynting desarrolló una expresión vectorial que permite determinar la dirección y cantidad de energía que pasa durante cada segundo a través de una superficie unitaria, denominado vector de Poynting
0
1S E B
En el caso de una onda plana, la dirección del vector de Poynting es perpendicular al plano que contiene a los vectores E y B.
Su unidad de medida en el J/sm2
0
1S E B
Velocidad de propagación de una onda electromagnética
A partir de las ecuaciones de maxwell se deduce que la intensidad del campo eléctrico es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético, donde la constante de proporcionalidad es c.
Dicha constante es la llamada velocidad de la luz en el vacío.
8
0 0
12,99 10 /
E cB
c c m s
Estas ondas poseen longitud de onda y frecuencia f.
Las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda.
c f
Características de las ondas electromagnéticas
Son ondas transversales, ya que las partículas se mueven perpendicular a la dirección de propagación.
Son periódicas y de forma sinusoidal. Los vectores campo eléctrico y magnético son perpendiculares.
Polarización
0
0
E E sen kx t
B B sen kx t
Espectro Electromagnético
La luz es una forma que nos es muy familiar de radiación electromagnética, sin embargo, hay otras formas de radiación electromagnética (EM), tales como los rayos X, ondas de radio y "luz" ultravioleta e infrarroja.
Todos juntos, estos diferentes tipos de radiación electromagnética forman el espectro electromagnético.
Cada sección del espectro electromagnético (EM) tiene valores característicos de los niveles de energía, longitudes de ondas y frecuencias asociadas con sus fotones.
Ondas de Radio
Sus frecuencias van de se usan en los sistemas de radio y televisión y se generan mediante circuitos oscilantes.
Pueden penetrar las nubes, la niebla y las paredes.
Se usan para la comunicación vía satélite y entre teléfonos móviles y son transmitidas desde una estación emisora y recibidas por un receptor de radio.
90 10a Hz
Transmisión de ondas de radio
Microondas
Ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz
fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus ecuaciones
Las aplicaciones más conocidas son el horno microondas, el wi – fi y el bluetooth.
Al utilizar la tarjeta bip, una señal electromagnética es recibida y procesada por un computador portátil; este registra los datos de tarifa y saldo de la tarjeta mediante una señal de microondas.
Radiación Infrarroja
Su rango de longitudes de onda va desde unos 700 nanómetros hasta 1 milímetro.
Es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin.
Se utilizan en los equipos de visión nocturna. Al subir el volumen del televisor o cambiar
de canal, el control remoto emite una señal en el espectro infrarrojo. Un sistema similar permite que las puertas de un supermercado se abran al acercarse una persona.
Luz Visible
Un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm.
Radiación Ultravioleta
Su longitud de onda que está comprendida aproximadamente entre los 400 [nm] y los 15 [nm].
Es la componente principal de la radiación solar. Una de las aplicaciones es como forma de
esterilización, y lámparas fluorescentes. El oxigeno se disocia en la ozonosfera gracias a la
radiación ultravioleta. Para comprobar que un billete es verdadero, se
pone frente a una luz en el espectro ultravioleta. Algunas bandas impresas en el billete se hacen visibles en presencia de dicha luz.
Rayos X
La Longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetro, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz.
Los rayos X son producto de la desaceleración rápida de electrones muy energéticos al chocar con un blanco metálico.
Son peligrosas para el organismo humano.
Rayos Gamma
Sus longitudes de onda son inferiores a 10 - 11 m o frecuencias superiores a 1019 Hz.
Es producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón.
Dado a su alta energía, puede causar graves daños al núcleo de la célula.
