tarea ondas electromagneticas

7/24/2019 Tarea Ondas Electromagneticas

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Tarea: Ondas

Electromagnticas (II)_02

De manera individual los

estudiantes deben presentar unresumen del estudio de las ondas

electromagnticas y su importancia

en el campo de la ingeniera.

Indicar referencias

bibliogrficas segn

Normas de Vancouver.

AUTORES:

ANABEL JULIANA VARHEN VILELA


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AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA

EDUCACIN

ALUMNO : VARHEN VILELA ANABEL JULIANA

CARRERA : INGENIERA DE SISTEMAS

TEMA DE INVESTIGACIN : ONDAS ELECTROMAGNETICAS

CURSO : FISICA II

CICLO : VIII

DOCENTE : PEDRO OSWALDO BELTRAN CANESSA

AO :

- 2015


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RESUMEN DEL ESTUDIO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNTICAS Y SUIMPORTANCIA EN EL CAMPO DE LA INGENIERA.

LAS ONDAS ELECTROMAGNTICAS

Son generadas por vibraciones de campos elctricos y magnticos. No necesitanmedio material de propagacin. Son doblemente transversales, segn demostraremosms adelante, el campo magntico y el campo elctrico son perpendiculares entre si ya su vez perpendiculares a la direccin de propagacin. Se propagan a la velocidad dela luz. Su origen se funda en el hecho de que toda carga elctrica acelerada emiteenerga en forma de radiacin electromagntica.

Un mtodo sencillo para producirlas consiste en preparar un circuito oscilante formadopor una bobina y un condensador. Ya vimos el funcionamiento de este circuito en lo

que hace al intercambio de energa entre el condensador y la bobina. Repasamosalgunos conceptos


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Vemos el circuito de la derecha, supongamos que en un instante dado el condensadorest cargado con una cierta carga. En el momento de iniciarse la corriente la energaes mxima en el condensador y nula en la bobina. Este se ira descargando, cuandoeste descargado totalmente, la energa ha quedado almacenada en la bobina ydesaparece el campo elctrico entre las placas del condensador. Mientas ha circuladocorriente en la bobina se ha producido.

En el instante en que el condensador se ha descargado cesa la corriente,desapareciendo el campo magntico. Esta desaparicin origina una corriente ensentido contrario que carga de nuevo al condensador, volviendo a las condicionesiniciales. Y el proceso vuelve ha repetirse... Se llama periodo del circuito al tiempo quetarda en realizarse el ciclo.

En el circuito descrito la energa electromagntica queda almacenada en el propio

circuito sin irradiarla al exterior. Esta irradiacin se consigue separandopaulatinamente las armaduras del condensador, como vemos en la figura

Hasta llegar al caso limite, donde tenemos una antema emisora. La energa se irradiaen forma de ondas esfricas doblemente transversales


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INGENIERA ELECTROMAGNTICA MODERNA

La ingeniera electromagntica es una rama de la fsica aplicada, con tal velocidad dedesarrollo, que en un futuro inmediato los ingenieros electromagnticos sernindispensables en una nueva e importante rea emergente: la ahora denominada

Estructura de Onda de la Materia (Wave Structure of Matter, WSM).La razn principal es la capacidad de penetracin de la tecnologa electromagntica,donde ingenieros especializados sern necesarios para el diseo de sistemasrelacionados con la tecnologa WSM. Por ejemplo, en muy altas frecuencias, ensistemas tales como, redes inalmbricas de comunicaciones, chips de computadores,redes pticas, antenas, y en frecuencias muy bajas, en extraccin de energa, endispositivos de almacenamiento de energa y en sistemas relacionados con unEnfoque Mtrico de la Ingeniera (Metric Engineering Approach, MEA), en propulsincon campos electromagnticos.

La dificultad y la complejidad de las leyes que gobiernan el diseo de sistemasrelacionados con la ingeniera electromagntica, indican que la teora y el anlisis del

electromagnetismo es una ciencia en continua evolucin y es un rea activa deinvestigacin que ha atrado el inters de matemticos, cientficos de la computacin yde los ingenieros.Sin embargo, un buen entendimiento del anlisis electromagnticomoderno requiere de un profundo conocimiento de la fsica, habilidad para el anlisismatemtico y del conocimiento de los algoritmos numricos utilizados en computacin.

Aunque algunas universidades enfatizan en el anlisis computacional delelectromagnetismo, tenemos que ser concientes de que un estudiante de ingenieraelectromagntica debe entender los conceptos de fsica involucrados y desarrollarintuicin y entendimiento de los problemas a resolver. Estas habilidades sonimportantes tanto para el anlisis como para el diseo. Por lo tanto, es importanteformar a los estudiantes de postgrado en los mtodos modernos del anlisis

electromagntico, y en las nuevas teoras tales como: metamateriales, electrodinmicaquiral y electrogravedad. Por ejemplo, el anlisis electromagntico quiral debe incluir,entre otros, los conceptos de ondas polarizadas circularmente, ondas superficiales,ondas que se arrastran (creeping waves), ondas laterales, modos guiados, modosevanescentes, modos radiantes y los modos filtrados (leaky modes).

Todo esto en la fsica de altas frecuencias donde la dualidad onda/partcula emergecomo un nuevo enfoque fsico de las interacciones electromagnticas de la WSM.

Recientemente se han producido avances en la WSM, por ejemplo, en microcircuitosindustriales y en electrodinmica, donde existen corrientes de lazos cerrados de ondasde electrones, siendo el electrn no una partcula puntual sino una estructura de onda.

Aqu la mayora de las aplicaciones, como ser nanotubos quirales y sustratos de metamateriales para uso en microcircuitos, requiere de la comprensin del comportamientode la materia en "dimensiones muy pequeas", donde la aproximacin de la partculafalla y la WSM se hace necesaria para entender que ocurre cuando interactandiferentes sustratos, a nivel qumico, elctrico o biolgico. A nivel de microestructuras,empresas como Intel estn empezando a utilizar biologa y gentica en las tcnicas defabricacin de dispositivos orgnicos, usandopartes biolgicas para sintetizar filamentos quirales de DNA (Deoxyribonucleic acid),donde las ondas que se propagan son equivalentes a las WSM. Por otra parte a nivelmacroscpico, para entender adecuadamente la naturaleza de la interaccin entre un

campo electromagntico de muy alta frecuencia con la materia, debemos considerar laelectrodinmica quiral relacionada con la relatividad. Un ejemplo relevante es el diseo


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de nuevos sistemas GPS (Global Positioning System) con distinta polarizacin circular,que son ms exactos, con la finalidad de mejorar los sistemas actuales.

Un estudiante de electromagnetismo, debe estar conciente de la metamorfosis, queocurre en la fsica, cuando trabajamos en distintas longitudes de onda o en distintasfrecuencias. Cuando la longitud de onda es muy larga, nos encontramos en el

dominio de la electro esttica y de la magneto esttica, aqu se aplica la teora decircuitos, un ejemplo es el rea de los dispositivos de almacenamiento de energa,desde bateras comunes a sofisticados dispositivos hbridos utilizados paraalmacenamiento de energa. Concretamente, en los automviles modernos, dichoselementos estn hechos de mezclas qumicas cuyas energas vinculantes sondiferentes.

Si se conoce la forma en que los elementos de la mezcla se unen, se podrandisear bateras para fines especficos, con clculos basados en la WSM. En elfuturo,la WSM requerir de nuevas tcnicas de aplicacin, clculo y diseo de laingeniera electromagntica. Por otro lado, la mayora de las aleaciones msvaliosas que se utilizan ampliamente en las aplicaciones industriales, como ser el

acero, el bronce y el duraluminio, son mezclas simples de elementos bsicos, estoes posible gracias a que las uniones de las aleaciones son del tipo Estructuras deOnda.

En relacin con todo esto tenemos la MEA, enfoque que ser muy importante en lasprximas dcadas. Esta metodologa, para tratar los cambios mtricos, ha surgido atravs de aos de estudio de las teoras electro gravitacionales. Este enfoque esisomrfico con la representacin general de la relatividad del vaco, tratando elvaco como un medio polarizable con cambios mtricos internos, en trminos de lapermisividad y la permeabilidad consideradas constantes en el vaco. Este enfoquees bsico para obtener energa a partir del vaco (motores magnticos). Aqu, lasecuaciones de Maxwell en el espacio curvo, se modelan como un medio polarizable

de ndice de refraccin variable en el espacio plano, donde la curvatura de un rayode luz y la reduccin de la velocidad de la luz en un potencial gravitacional, serepresentan por un aumento efectivo del ndice de refraccin. Con este mtodo esposible estudiar los Sistemas de Propulsin de Campos Electromagnticos, donde lapropagacin de fotones posee momentum producido por los campos magnticos yelctricos ortogonales entre si (vector de Poynting).

Estos desafos tecnolgicos nos hacen ver que es importante atraer para estecampo a personas ms calificadas y creativas, reclutando los mejores estudiantes yestimulando su creatividad. En esta perspectiva de la enseanza de la ingenieraelectromagntica, la gente joven siempre puede generar buenas ideas, forjarnuevas fronteras, crear nuevas reas de trabajo y cultivar el pensamiento

independiente, estimulados por el profesor en el desafo de pensar.

Puesto que el anlisis electromagntico ha sido usado como una importanteherramienta de prediccin en muchas ramas de la ingeniera elctrica, seguirsiendo an ms importante en las nuevas tecnologas. La larga y rica historia delelectromagnetismo nos ofrece un desafo sobre cmo debemos educar a nuestrosestudiantes de postgrado en esta rea.

El total del conocimiento requerido no se puede entregar dentro del corto perodode su enseanza universitaria. Por lo tanto, es fundamental educarlos en losconocimientos bsicos, ya que aprender todo lo pertinente a la tecnologaelectromagntica requiere de toda una vida de aprendizaje. Asimismo, esimportante educar a dichos estudiantes como pensadores, en vez deadquirir los conocimientos en forma mecnica, siendo esta forma de ensear unimportante aporte para nuestra sociedad.


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Es as como, en este nmero, presentamos el aporte del doctor Hctor Torres-Silvaen esta rea del electromagnetismo moderno, mediante la electrodinmicavinculada a la mecnica cuntica y a la gravitacin. Este trabajo incluye aspectosfundamentales de la WSM, al unificar al electromagnetismo y a la gravitacin atravs de la electrodinmica quiral, mostrando en este estudio, en forma rigurosa,

que la mecnica cuntica de Dirac es una consecuencia lgica de dicha unificacin.


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ONDAS ELECTROMAGNTICAS

Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisin y telefona.

Todas se propagan en el vaco a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s)pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejanahace tanto tiempo que quizs esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de unsuceso que ocurre a miles de kilmetros prcticamente en el instante de producirse.

Las ondas electromagnticas se propagan mediante una oscilacin de camposelctricos y magnticos. Los campos electromagnticos al "excitar" los electrones denuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro"construya" el escenario del mundo en que estamos.

Las O.E.M. son tambin soporte de las telecomunicaciones y el funcionamientocomplejo del mundo actual.

ORIGEN Y FORMACIN

Las cargas elctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnticas

El campoE originado por la carga acelerada depende de ladistancia a la carga, la aceleracin de la carga y del seno delngulo que forma la direccin de aceleracin de la carga y aldireccin al punto en que medimos el campo( sen ).

Un campo electrico variable engendra un campo magnticovariable y este a su vez uno electrico, de esta forma las o.e.m. se propagan en el vacio sin soporte material

CARACTERSTICAS de LA RADIACIN E.M.

Los campos producidos por las cargas en movimiento puden abandonar lasfuentes y viajar a travs del espacio ( en el vacio) crendose y recrendosemutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.

Las radiaciones electromagnticas se propagan en el vacio a la velocidad de laluz "c". Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuacionesde Maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propagapara las ondas electricas y magntica .

Los campos electricos y magnticos son perpendiculares entre si ( y

perpendiculares a la direccin de propagacin) y estan en fase: alcanzan susvalores mximos y mnmos al mismo tiempo y su relacin en todo momentoest dada porE=cB

El campo elctrico procedente de un dipolo est contenido en el plano formadopor el eje del dipolo y la direccin de propagacin. El enunciado anterior


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tambin se cumple si sustituimos el eje del dipolo por la direccin demovimiento de una carga acelerada

Las ondas electromagnticas son todas semejantes (independientemente decomo se formen) y slo se diferencian e n su longitud de onda y frecuencia. Laluz es una onda electromagntica

Las ondas electromagnticas transmiten energa incluso en el vacio. Lo quevibra a su paso son los campos elctricos y magnticos que crean apropagarse. La vibracion puede ser captada y esa energa absorberse.

Las intensidad instantnea que posee una onda electromagntica, es decir, laenerga que por unidad de tiempo atraviesa la unidad de superficie, colocadaperpendicularmente a la direcin de propagacin es: I=c E2. La intensidadmedia que se propaga es justo la mitad de la expresin anterior.

La intensidad de la onda electromagntica al espandirse en el espaciodisminuuye con el cuadrado de la distancia y como "I "es proporcional a E 2ypor tanto a sen2. Por lo tanto existen direcciones preferenciales depropagacin

Ondas de radio: son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas deradio y televisin. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios hasta mil millones dehercios. Se originan en la oscilacin de la carga elctrica en las antenas emisoras(dipolo radiantes).

Microondas: Se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF(Ultra High Frecuency) y en los hornos de las cocinas. Su frecuencia va desdelos milmillones de hercios hasta casi el billon.Se producen en oscilacionesdentro de un aparato llamado magnetrn. El magnetrn es una cavidadresonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde loselectrones emitidos por un ctodo son acelerados originado los camposelectromagnticos oscilantes de la frecuencia de microondas.

Infrarrojos: Son emitidos por los cuerpos calientes. Los transitos energticosimplicados en rotaciones y vibraciones de las molculas caen dentro de esterango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la radiacin emitida porlos cuerpos a una temperatura de 37 .Sus frecuencias van desde 10 11Hz a41014Hz. Nuestra piel tambin detecta el calor y por lo tanto las radiacionesinfrarrojas.


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ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

Las ondas electromagnticas se agrupan bajo distintas denominaciones segn sufrecuencia, aunqueno existeun lmte muy presiso para cada grupo. Adems, unamisma fuente de ondas electromagfnticas puede generar al mismo tiempo ondas de

varios tipos.

Luz visible: Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemosunos sensores para detectarla (los ojos, retina, conos y bastones). Se originanen la aceleracin de los electrones en los trnsitos energticos entre rbitaspermitidas. Entre 41014Hz y 81014Hz

Ultravioleta: Comprende de 81014Hz a 11017Hz. Son producidas por saltos deelectrones en tomos y molcualas excitados. Tiene el rango de energa queinterviene en las reacciones qumicas. El sol es una fuente poderosa de UVA (

rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la atmsfera exterior laionizan creando la ionosfera. Los ultravioleta puden destruir la vida y seemplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la radiacin ultravioleta y nuestroorganismo se pone a fabricar melanina para protegernos de la radiacin. Lacapa de ozono nos proteje de los UVA.

Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de rbitas internas entomos pesados. Sus frecuencias van de 1'11017Hz a 1,11019Hz. Sonpeligrosos para la vida: una exposicin prolongada produce cancer.

Rayos gamma: comprenden frecuencias mayores de 11019Hz. Se origina enlos procesos de estabilizacin en el ncleo del tomo despus de emisiones

radiactivas. Sus radiacin es muy peligrosa para los seres vivos.

A la hora de poder estudiar cualquier onda electromagntica se hace necesariotener en cuenta los elementos que le dan forma. Entre estos se encuentran lossiguientes:

Longitud de onda. Frecuencia. Viene a ser el nmero de veces que se repite la onda por lo que es

la unidad de tiempo. Amplitud, que es la mayor perturbacin de la onda en s. Velocidad. Periodo, que viene a ser la inversa a la frecuencia.


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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS:

http://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo7.pdfhttp://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052008000400001Giordano J L 2009 Cmo funcionan las cosas: ONDAS ELECTROMAGNTICAS

(Ecuaciones de Maxwell) (Santiago:http://www.profsica.cl)http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=45(Consulta:Mes Da, Ao)http://definicion.de/onda-electromagnetica/#ixzz3d5dOO0LN
http://definicion.de/onda-electromagnetica/#ixzz3d5dOO0LNhttp://definicion.de/onda-electromagnetica/#ixzz3d5dOO0LN

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