ondas electromagneticas, POR: RUIZ RIOS KAREN

8/14/2019 ondas electromagneticas, POR: RUIZ RIOS KAREN

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Universidad Nacional Autnoma deMxico

Colegio de Ciencias y Humanidades

Plantel Vallejo

Ondas Electromagnticas

Alumna: Ruiz Ros Karen

Profre: Laguna Luna Roberto

Invierno del 2010


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ndice

Informacin relevante 4Parmetros con su respectiva definicin 8Formulas 9Ejercicios 11

Cuestionario 13Problemario 15Respuestas 16bibliografias


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Este trabajo esta dedicado a mi familia, ya quees una demostracin de que cada da puedosuperarme ms y mas.Este trabajo se lo agradezco a mi empeo querealice durante la elaboracin de este trabajoque es para mi muy satisfactorio pero enespecial quiero dar las gracias al profesor de

fsica ROBERTO LAGUNA LUNA quien me impulsoa esto y me tuvo la suficiente confianza dedejarme este trabajo sabiendo que lo hara bieny no lo defraudara, a dems que fue un granapoyo no solo acadmicamente sino tambinemocional.


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Ondas electromagnticas

INFORMACIN RELEVANTEUna onda electromagntica es la forma de propagacin de la radiacin electromagnticaa travs del espacio, y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin enforma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.A diferencia de las ondas mecnicas, las ondas electromagnticas no necesitan de unmedio material para propagarse.En la naturaleza, las fuerzas elctricas se originan de dos formas. Primero est la

atraccin o la repulsin elctricas entre las cargas elctricas (+) y (-).Pero en segundo lugar estn la atraccin y la repulsin entre corrientes elctricasparalelas.Las corrientes y las cargas elctricas estn relacionadas!, por lo que as podremos

basar la unidad de corriente en la unidad de carga, o sea, definirla como la corriente enla que en cada segundo pasa una unidad de carga por cualquier seccin transversal delhilo. Esta segunda definicin es muy diferente, y si se usan el metro y el segundo en

todas las definiciones, la relacin de las dos unidades de corriente ser la velocidad dela luz, 300,000,000 metros por segundo.


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Faraday tambin mostr que un campo magntico que cambia en el tiempo, como el producidopor la corriente alterna (CA), podra conducir corrientes elctricas, si los hilos de cobre estuvierancolocados de la forma adecuada. Esto era la "induccin magntica", el fenmeno en el que sebasan los transformadores elctricos

Aadiendo ese trmino (la "corriente de desplazamiento"), las ecuaciones de la electricidad y delmagnetismo permitan que existiese una onda que se propagase a la velocidad de la luz. El dibujoinferior ilustra ese tipo de onda, verde en su parte magntica y azul en su parte elctrica, aadidoel trmino de Maxwell. La onda est dibujada propagndose a lo largo de una lnea. Realmentellena el espacio, pero sera muy difcil dibujarla.

Las ondas electromagnticas lideran la radio y la televisin y la enorme industria electrnica.Pero tambin se generan en el espacio -- por rayos de electrones inestables en la magnetosfera,as como en el Sol y en el universo remoto, informndonos sobre las partculas magnticas deldistante espacio.


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Una onda cualquiera, que se propaga por un medio elstico, en el sentido positivo del eje de las xse puede describir por (x,t)=0sin (t-kx)k=2/ (nmero de ondas)

=2 (frecuencia angular o pulsacin)v= (velocidad de propagacin)(Si la onda se propagase en el sentido negativo del eje de las x la ecuacin sera (x,t)=0sin (t-kx) )

Las ondas electromagnticas se propagan a la velocidad de la luz (c):

En realidad una onda electromagntica consta de un campo elctrico (E) y uno magntico (B) enfase y perpendiculares entre si y a la direccin de propagacin.


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En el caso de la figura:

La direccin de propagacin de la onda electromagntica la da el vector de Poynting:

vector que siempre ser perpendicular a E y a B. En el caso de la figura:

La intensidad o cantidad de energa de una onda electromagntica transmite por unidad de rea y unidad detiempo es:


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1.- k (nmero de ondas) El nmero de onda es una magnitud de frecuencia que indica el nmero de vecesque vibra una onda en una unidad de distancia. Sus unidades en el sistema internacional son los ciclospor metro (o metros recprocos, m-1).

2.- (frecuencia angular) se refiere a la frecuencia del movimiento circular expresada en proporcin delcambio de Angulo, y se define como veces la frecuencia. Su unidad de medida esradianes/segundo.

3.- v (velocidad de propagacin)4.- c (velocidad de la luz) en el vaco es por definicin una constante universal de valor 299.792.458 m/s23

(suele aproximarse a 3108 m/s)5.- E (campo elctrico)6.- B (campo magntico)7.- S (intensidad de energa)

8.- J la densidad de corriente elctrica9.- D (campo de desplazamiento electrico). Unidades: culombios por metro cuadrado, o equivalentemente,

newton por Vmetro10.- A potencial vector magnetico11.- H (intensidad del campo magntico). Unidades: amperio por metro 12.- dA diferencial elemento del

vector de la superficie de la zona Un, con infinitesimalmente pequea magnitud y la direccion normal a lasuperficie S. unidad: metros cuadrados.

12.- dl elemento del vector diferencial de longitud del camino tangencial a la trayectoria curva. Unidad:metros

13.- la densidad de carga libre14.- es el potencial elctrico15.- es el conductividad elctrica16.- permitividad de espacio libre. tambien llamado constante electrica, una constante universal.17.- permeabilidad del espacio libre. Unidades: henrios por metro, o newtons por amperios al cuadrado18.- libre densidad de corriente. Unidades: amperios por metro cuadrado.19.- J total densidad de corriente. Unidad: amperios por metro cuadrado.20.- net libre carga electrica en el volumen tridimensional V. unidades: culombios.

parmetros
http://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttp://en.wikipedia.org/wiki/Electric_potentialhttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Electric_potentialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda


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formulas

1.k=2/2. =2v3.v=

4.

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Ejemplo 2El campo electromagntico de una onda que se propaga por el aire es:

Encontrar:a) el sentido de propagacin de la ondab) la longitud de ondac) la expresin del campo elctricod) la energa por unidad de tiempo y de rea que transportae) la energa transportada a travs de una superficie de 3 m2 durante 2 h

a) se propaga hacia la parte negativa del eje xb)

c) usando la definicin del vector de Poynting:


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6. la direccion del vector de Pointing coincide con:a) La direccion del campo magneticob) La direccion perpendicular a la de propagacion de la ondac) La direccion de propagacion de la ondad) La direccion del campo electrico

7. la intensidad de una onda electromagnetica viene dada por:a) El valor promedio del vector de pointingb) El modulo del vector de pointingc) El modulo de campo magnetico al cuadradod) El modulo del campo electrico al cuadrado

8. al pasar de un medio dielectrico a otro de indice diferente una onda electromagnetica cambia de longitud de onda.a) Nuncab) Siemprec) Si el indice del segundo medio es mayor

d) Solo es el espectro visible

9. las ondas electromagneticas son ondas:a) Transversalesb) Sonorasc) Longitudinalesd) Virtuales

10. cuando una onda electromagnetica pasa por un medio de indice n a otro de indice n mayor, su velocidaddisminuye, Qu le ocurre a su frecuencia?

a) Aumentab) Disminuyec) Depende al angulo con el que incidad) No cambia

11. en una onda electromagnetica:a) El modulo del campo magnetico es siempre mayor que el del campo electrico asociadob) El modulo del campo electrico es siempre mayor que el del campo magnetico asociadoc) El modulo del campo magntico y el del campo elctrico asociado son iguales.

d) El mdulo del campo magntico y el del campo elctrico no tienen ningn tipo de relacin entre ellos


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PROBLEMARIO

1.- El campo magntico de una onda electromagntica viene dado por:

cmo colocaramos una espira circular de alambre para usarla como antena detectora en este campo?, quvoltaje se puede inducir en la espira de radio r situada a una distancia d del emisor?.Se debe colocar la espira con su plano perpendicular a B

2.- El campo magntico de una onda electromagntica viene dado por:determinar la expresin vectorial del campo elctrico.

3.- La funcin de onda correspondiente a una onda armnica en una cuerda es Y(x, t) = 0,001sen(314t+62,8x), escrita en el SI. a) En qu sentido se mueve la onda? b) Cul es su velocidad? c) Cul esla longitud de onda, frecuencia y periodo? d) Cul es el desplazamiento mximo de un segmento cualquiera

de la cuerda? e) Cul es la ecuacin de la velocidad y aceleracin de una partcula de la cuerda que seencuentre en el punto x = 3 cm?

4.- Escribir una funcin que interprete la propagacion de una onda que se mueve hacia la derecha a lo largo deuna cuerda con velocidad de 10 ms-1, frecuencia de 60 hertz y amplitud 0,2 m.

5.- La ecuacin de una onda transversal que se propaga en una cuerda viene dada por y(x, t) =10 sen(2pt px/0,10), escrita en el SI. Hallar: a) La velocidad de propagacin de la onda. b) La velocidad y aceleracinmxima de las partculas de la cuerda.

6.- Una onda sinusoidal transversal que se propaga de derecha a izquierda tiene una longitud de onda de 20m, una amplitud de 4 m y una velocidad de propagacin de 200 ms-1 Hallar: a) La ecuacin de la onda. b) Lavelocidad transversal mxima de un punto alcanzado por la vibracin. c) Aceleracin transversal mxima deun punto del medio.


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3.- El sentido en que se propaga una onda de funcin: 0,001 sen(314t62,8x) es, debido al signo+, elsentido negativo del eje X.El perodo, frecuencia, velocidad de propagacin y longitud de onda se obtienen de dicha funcin:De k = 2p/l =62,8

El desplazamiento mximo de un segmento cualquiera de la cuerda viene dado por la amplitud de la funcinY(x, t). Es decir: A = 0,001 m.La funcin de onda de una partcula de la cuerda que se encuentra en el punto x = 0,03 m es:

La ecuacin de su velocidad:

Y la de su aceleracin:

4.- La funcin de onda, en general, viene dada por: y(z, t) = A sen (wt kz) siendo en este caso:w = 2pn = 120p rads-1 = 377 rads-1

A = 0,2 m.Sustituyendo estos valores en y(z, t) resulta:y(z, t) = 0,2 sen (377t 37,68z).


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5.- Considerando la ecuacin general de la cuerda:e identificando trminos se obtiene:

La velocidad de propagacin de la onda resulta entonces igual a:

La velocidad con que se mueve una partcula cualquiera de la cuerda es:

siendo su valor mximo cuando el coseno se haga la unidad. Es decir: 20p ms-1. En cuanto a laaceleracin es:

y su valor mximo: 40p2 ms-2

6.- a) La ecuacin de la onda, suponiendo que la direccin de propagacin es el eje X y que la de vibracines el eje Y, es:

b) La velocidad de un punto del medio es:

siendo su valor mximo: 80p ms-1

c) En cuanto a la aceleracin:

y su valor mximo: 1600p2 ms-2.


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bibliografias

http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Memwaves.html

http://www.unedcervera.com/c3900038/estrategias/estrategias_ondas_electromagneticas.html

http://www.ua.es/personal/ferri/todo/MIOPE/TETS/opfisica/tem/TEM.htm

http://www.sociedadelainformacion.com/departfqtobarra/ondas/problemas/ondas.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_electromagn%C3%A9tica
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