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Universidad Nacional De Colombia. Facultad De Ingeniería. Norida Joya R. (273438) Nataly Cubides Z. (273431)
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En 1865 James Clerk Maxwell unifica las teorías de la electricidad y del magnetismo en cuatro ecuaciones que representan la síntesis electromagnética. 1) El flujo de campo eléctrico a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada en dicha superficie. 2) El flujo de campo magnético a través de una superficie cerrada es nulo. 3) Campos magnéticos variables producen campos eléctricos. 4) Campos eléctricos variables producen campos magnéticos.
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Por combinación de las leyes anteriores, Maxwell obtuvo que el campo eléctrico y el campo magnético se propagan con movimiento ondulatorio, dando lugar a las ondas electromagnéticas, que son ondas transversales formadas por campos eléctricos y magnéticos variables que vibran en planos perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación, que se mueven a la velocidad de la luz. Velocidad de propagación en el vacío :
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Campo magnético H Campo eléctrico E Campo eléctrico. Campo magnético. Distancia. λ = Longitud de onda. f = Frecuencia.
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Frecuencia (f): Número de oscilaciones completas por unidad de tiempo de los campos eléctrico y magnético. Se mide en Hercios (Hz). 1 Hz = 1 s -1. La frecuencia es una característica de la O.E.M. independiente del medio en que se propague. Longitud de Onda ( λ ): Distancia entre dos puntos consecutivos que tienen la misma fase. La longitud de onda (para una frecuencia dada) depende de las características del medio en que se propaga la onda. Velocidad De Propagación (c): c = λ * f c = 300000 km/s en el vacío
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Frecuencia Angular ( ω ): Número de oscilaciones de los campos eléctrico y magnético en el tiempo necesario para que la fase cambie en 2 . Numero de Onda (k): Número de ondas contenido en una distancia en que la fase cambia en 2 . Vector De Propagación: Dirección y sentido vectorial en que viaja la O.E.M. Vector de Poyting: Dirección y sentido vectorial del flujo de energía asociado a la transmisión de energía electromagnética.
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Espectro electromagnético es el conjunto diferenciado de las distintas radiaciones EM, agrupadas según su frecuencia o según su longitud de onda. Energía Energía = h·f Constante de Planck Constante de Planck h = 6.62·10 -34 J·s log f f (Hz) ENERGÍAENERGÍA 0.1 m 3·10 6 GHz
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IR B Ionizantes (RI) No ionizantes (RNI) X UV extremo RI RNI UV A UV B UV C 0.1 m log f f (Hz) 0.1 m 0.400 m 0.760 m 15 IR Visible IR C MW RF Duros Blandos EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF ELF
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Radiaciones no ionizantes: Radiaciones no ionizantes: No tienen energía suficiente para producir efectos apreciables de ionización en los materiales. Bandas espectrales adoptadas por la Comisión Internacional de Iluminación (Commission International de l'Eclairage, CIE) para UV, visible e IR. (nm) UV CUV BUV AVisibleIR AIR BIR C 4003000140076031528010010 6 3·10 6 7.5·10 5 10 5 300 f (GHz) 0.3 m (300 nm) 3 m (3000 nm) Radiación solar (onda corta) Onda larga
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Un cuerpo negro es aquel que emite la máxima cantidad de radiación a cada longitud de onda y en todas direcciones (a una temperatura dada). También absorbe toda la radiación incidente en todas las direcciones para cada longitud de onda. La potencia emisiva espectral (o monocromática) e b de un cuerpo negro es la energía emitida por unidad de tiempo y unidad de área en cada longitud de onda (o frecuencia). Es una función de la temperatura. Ecuación de Planck (W·m -2 · m -1 )
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A medida que la temperatura de un cuerpo negro se incrementa se observa que: La potencia emisiva se incrementa para cada longitud de onda. La cantidad relativa de energía emitida a longitudes de onda cortas se incrementa. La posición del máximo de potencia emisiva se desplaza hacia longitudes de onda más cortas.
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