Generando ondas de radio

El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz estudió les ondas de radiofrecuencia. En su investigación sugirió también que estas ondas se podrían usar para comunicaciones. Hertz fue capaz de emitir y captar ondas de radio, pero no las usó para enviar mensajes.

Fue el científico italiano Guglielmo Marconi el primero en conseguir comunicar un mensaje mediante ondas electromagnéticas de radio.

Este experimento, permite generar ondas de radio que un aparato captará en la banda de las ondas de AM

MaterialDos lápices. Uno de ellos con punta en los dos extremosCable eléctrico, 1 m aproximadamentePila de 4,5 V o 9 VClipCinta adhesivaRadio que capte la banda AM

ProcedimientoEl cable eléctrico que se necesita, tiene que ser de un solo conductor. Si tenemos que usar cable normal de conexiones, hace falta separar, uno de los dos cables.

Enrollar el cable en torno a un lápiz, de forma que tenga entre 50 y 60 vueltas. Habremos construido una bobina. Si el hilo no se mantiene bien enrollado, se sujeta con cinta adhesiva.Pelar los dos extremos del cable de la bobina.Con ayuda de un clip, sujetar uno de los extremos del cable a la pila (no importa si es el positivo o negativo).El otro extremo del cable de la bobina se conecta con una de las puntas de mina del lápiz.Poner en marcha la radio, en la banda AM. No hay que buscar ninguna emisora.Con la otra punta del lápiz, tocar el otro polo de la pila y escuchar el ruido captado por la radio, debido a las ondas que estáis generando.

¿Porque hay que intercalar un lápiz entre la pila y la bobina?Como que el cable eléctrico es muy buen conductor, cortocircuitaría la pila. La mina de lápiz tiene una cierta resistencia (la de la foto, de un lápiz de mina HB y 12 cm de longitud, tiene una resistencia de 7,1Ω). De forma que reducimos la intensidad que circula.

Una actividad extra: escucha “Radio Júpiter”Júpiter, el planeta gigante del sistema solar, emite ondas de radio. Para escucharlas se necesita un aparato de radio que pueda captar las frecuencias de onda corta SW. Consulta la Web siguiente como hacerlo:https://www.inta.es/DESCUBRE_Y_APRENDE/es/3-2-1-Accion/Electromagnetismo/la-voz-de-jupiter/#abajo

Ampliación. ¿Qué es una onda electromagnética?En la primera mitad del siglo XIX se creía que el magnetismo y la electricidad eran fenómenos

totalmente desconectados. El año 1865 el físico escocés James Clerk Maxwell elaboró una teoría que relacionaba los fenómenos eléctricos y magnéticos en el que hoy denominamos electromagnetismo

Una conclusión de la teoría de Maxwell era que los campos eléctricos y magnéticos se podían mover a través del espacio en forma de ondas. Maxwell supuso que un campo eléctrico que variaba producía un campo magnético variable. De este modo si a un hilo conductor se induce una vibración rápida genera un campo eléctrico y un campo magnético variable. Ambos campos viajan a través del espacio como ondas electromagnéticas.En la propagación considerar:- Hay un campo eléctrico y un campo magnético que oscilan mutuamente perpendiculares entre sí y en fase. Y perpendiculares a la dirección de propagación.

- Las diferentes frecuencias de las ondas electromagnéticas vienen indicadas en el espectro electromagnético

Ampliación. ¿Cómo se generan las ondas de radio?Cuando separamos un columpio de la vertical y lo soltamos, va oscilando a uno y otro lado.

Para generar ondas de radio se han inventado circuitos que hacen una cosa parecida. Fijémonos en este:

En azul el campo eléctrico que oscila. En rojo el campo magnético que oscila. La onda se propaga en el eje x

Es solamente la parte central de un circuito mucho mayor que hace que las dos láminas enfrentadas (un dispositivo llamado condensador) se carguen con cargas opuestas: una lámina positiva i la otra negativa

Como que las dos láminas están conectadas mediante la bobina, la diferencia de potencial de las cargas del condensador produce una corriente para compensarlas. Es como cuando el columpio, desplazado hacia el lado, se va espontáneamente hacia el centro perdiendo altura.

Pero cuando la corriente pasa por la bobina genera un campo magnético, y este campo magnético actúa sobre las cargas que pasan... empujándolas en su sentido de movimiento. Como en el columpio, que no se para al llegar abajo, sino que con la energía cinética que tiene sigue hasta el otro extremo. De forma parecida, en nuestro circuito las láminas del condensador acaban cargadas de forma inversa a la inicial.

De este modo la oscilación se puede ir repitiendo y repitiendo, siempre con el mismo ritmo, con la misma frecuencia. Variando las características del condensador y de la bobina se consigue cambiar la frecuencia de oscilación del circuito.

Por otro lado, la fricción irá parando el columpio porque le toma energía; en el circuito la resistencia producirá el mismo efecto. Tanto en un caso como en el otro podemos mantener indefinidamente las oscilaciones si a cada oscilación aportamos la energía perdida: es lo que pasa cuando empujamos el columpio a cada oscilación; en el circuito oscilante, el resto del circuito hace una tarea parecida.

La antena –que va cambiando su voltaje igual como lo hace la placa del condensador a la cual está conectada– va emitiendo olas electromagnéticas al mismo ritmo que oscila el circuito, con una frecuencia constante.

En un receptor de radio, con un circuito parecido al emisor, la antena capta las olas electromagnéticas de radiofrecuencia, pero solo se amplifican las que tienen la misma frecuencia de oscilación que el circuito receptor. Empujando el columpio a cualquier ritmo lo acabaremos parando, pero con empujones poco importantes muy sincronizadas con su ritmo de oscilación propio, conseguiremos grandes oscilaciones: un fenómeno denominado resonancia.

Para captar una emisora y no las otras habrá que modificar las características del condensador y variar así la frecuencia propia del circuito hasta que resuene con la onda de la emisora que buscamos.

Un condensador (mide unos 2 cm de largo)En el centro se ve abierto por dentro. A la derecha, sus componentes