Tema 3. Ondas electromagnéticas Resumen

Síntesis electromagnética de Maxwell Ecuaciones de Maxwell:   1ª ecuación: Ley de Gauss para el campo eléctrico. 2ª ecuación: Ley de Gauss para el campo magnético. 3ª ecuación: Ley de Faraday-Henry. 4ªecuación:  Ley de Ampère-Maxwell. Naturaleza de las ondas electromagéticas Las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y otro magnético variables que vibran en planos perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Se propagan en el vacío con la velocidad de la luz.

Energía de las ondas electromagnéticas Todas las ondas electromagnéticas tienen la misma naturaleza y se propagan con la misma velocidad, pero cada clase se caracteriza por su longitud de onda ( ) y su frecuencia ( ). Una de las características importantes de una onda electromagnética es que puede transportar energía de un punto a otro. La energía total de una determinada radiación es igual al número de fotones que contiene, N, por la energía de cada uno de ellos:   La potencia es igual al número de fotones por unidad de tiempo por la energía de uno de ellos: y la intensidad al número de fotones por unidad de área y de tiempo por la energía de uno de ellos:

Producción de ondas electromagnéticas A finales del siglo XIX (1888), el físico alemán R. Heinrich Hertz confirmó experimentalmente las predicciones de Maxwell. Un modelo simple de producción de ondas electromagnéticas es el dipolo eléctrico oscilante (dos cargas iguales y opuestas cuya separación varía armónicamente con el tiempo). El mecanismo fundamental de la emisión de una onda electromagnética es la aceleración de una partícula cargada. Siempre que una partícula cargada se acelera radia energía. En este circuito oscilante la energía se transforma de eléctrica en magnética y viceversa, pero queda almacenada en el circuito sin ser irradiada al exterior. La energía se irradia al exterior separando las armaduras del condensador, como se indica en la animación. 4

Espectro electromagnético . Espectro electromagnético Las ondas electromagnéticas se diferencian en su frecuencia y su longitud de onda. El conjunto de todas las ondas constituye el espectro electromagnético.

Aplicaciones de las ondas electromagnéticas. Telecomunicaciones   Tras la obtención de Hertz de las ondas electromagnéticas en 1888, varios científicos e inventores en diversos países trabajaron en su desarrollo. El ingeniero e inventor italiano G. Marconi perfeccionó el sistema y en 1901 consiguió la primera transmisión entre Europa y América. La transmisión de la voz humana y de la música se consiguió cuando se descubrió como modular la amplitud de las ondas electromagnéticas. Los usos de las distintas bandas del espectro vienen determinadas por el hecho de que, a mayor frecuencia de la onda, mayor cantidad de información es capaz de transportar. Por esto se utilizan mayores frecuencias en la televisión que envía señales de imagen y sonido, que en la radio que sólo envía señales de sonido. Los teléfonos móviles utilizan en Europa frecuencias entre 900 y 1800 MHz y cada número de móvil corresponde a una frecuencia. El radar (RAdio Detection And Ranging) utiliza microondas SHF para localizar la posición y la velocidad de los aviones, barcos, nubes u otros objetos.