Ondas Electromagnéticas

Presentación del tema: "Ondas Electromagnéticas"— Transcripción de la presentación:

1 Ondas Electromagnéticas
Nebulosa Cangrejo Ondas electromagnéticas abarcando un espectro amplio de longitudes de onda, en diferentes intervalos con propiedades distintas

2 Corriente de Desplazamiento
Ley de Ampere La corriente de conducción en el alambre pasa solamente a través de S1, lo que conduce a una contradicción en la Ley de Ampere que se resuelve postulando una Corriente de Desplazamiento a través de S2

3 Corriente de Desplazamiento
Ley de Ampere-Maxwell Corriente de Desplazamiento

4 Ecuaciones de Maxwell Estas ecuaciones se consideran la base de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos

5 “El flujo magnético neto a través de una superficie cerrada es cero”
Ecuaciones de Maxwell Ley de Gauss “El flujo eléctrico total a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga neta dentro de dicha superficie dividida por ε0” Ley de Gauss del Magnetismo “El flujo magnético neto a través de una superficie cerrada es cero”

6 Ley de Faraday de la Inducción
Ecuaciones de Maxwell Ley de Faraday de la Inducción “La fem, que es la integral de línea del E alrededor de cualquier trayectoria cerrada, es igual a la relación de cambio del flujo magnético a través de cualquier superficie limitada por dicha trayectoria” Ley de Ampere-Maxwell “La integral de línea del B alrededor de cualquier trayectoria cerrada es la suma de 0 veces la corriente neta a través de dicha trayectoria y ε00 veces la rapidez de cambio del flujo eléctrico a través de cualquier superficie limitada por dicha trayectoria”

7 Fuerza de Lorenz Ley de Fuerza de Lorenz
Una vez que se conocen los campos eléctrico y magnético en un punto en el espacio, la fuerza que actúa sobre una partícula de carga q se puede expresar: Fuerza de Lorenz Las ecuaciones de Maxwell, junto con esta ley de fuerza describen por completo todas las interacciones electromagnéticas clásicas en el vacío

8 Ecuaciones de Maxwell en el Vacío I = 0, Q = 0
Estos resultados le permitieron a Maxwell predecir que las ondas de luz son una forma de radiación electromagnética

9 Diagrama del Aparato de Hertz
Transmisor para generar y detectar ondas electromagnéticas

10 Diagrama del Aparato de Hertz
Cuando el E cercano a cualquiera de los electrodos sobrepasa la resistencia dieléctrica del aire, se genera una chispa entre las esferas. Este aparato es equivalente a un circuito LC Hertz pudo detectar estas ondas electromagnéticas utilizando una espira sencilla de alambre con su propio descargador de chispa (el receptor).

11 Diagrama del Aparato de Hertz
Hertz demostró que la corriente oscilante inducida en el receptor era producida por ondas electromagnéticas irradiadas por el transmisor. La radiación generada ponía de manifiesto propiedades de las ondas como interferencia, difracción, reflexión, refracción y polarización, que son propiedades que también exhibe la luz.

12 Ondas Electromagnéticas Planas
Onda electromagnética que viaja en la dirección x (dirección de propagación). Ondas en que E y B son paralelos a un par de ejes perpendiculares, son ondas linealmente polarizadas

13 Ondas Electromagnéticas Planas
Onda Plana: colección completa de ondas con frecuencia en fase Frente de onda: superficie que conecta los puntos de igual fase en un plano geométrico

14 Ondas Electromagnéticas Planas
Onda plana que se mueve en la dirección x pasa a través de una trayectoria rectangular de ancho dx en el plano xy El campo eléctrico en la dirección y varía de E a E + dE, dando origen a un campo magnético B variable en el tiempo a lo largo del eje z

15 Ondas Electromagnéticas Planas
Onda plana que pasa a través de una trayectoria rectangular de ancho dx en el plano xz El campo magnético en la dirección z varía de B a B + dB, dando origen a un campo eléctrico E variable en el tiempo a lo largo del eje y

16 Ondas Electromagnéticas Planas

17 Ondas Electromagnéticas Planas
c = velocidad de ondas electromagnéticas = 2,99792 x 108 m/s

18 Ondas Electromagnéticas Sinusoidales

19 Ondas Electromagnéticas Sinusoidales
La relación de E con B en una onda electromagnética es igual a la velocidad de la luz

20 Propiedades de las Ondas Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz B y E son perpendiculares entre si y a la dirección de propagación. Las ondas son transversales E/B = c Las ondas electromagnéticas obedecen el principio de la superposición

21 Propagación de Ondas Electromagnéticas

22 Propagación de Ondas Electromagnéticas

23 Energía Transportada por Ondas Electromagnéticas
La radiación electromagnética puede ser identificada como un método de transferencia de energía a través de la frontera de un sistema. La rapidez de flujo de energía en una onda electromagnética se representa mediante el vector S, llamado Vector de Poynting:

24 Vector de Poynting La magnitud del Vector de Poynting representa la rapidez a la cual fluye la energía a través de una superficie unitaria perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por lo tanto, la magnitud de S representa energía por unidad de área.

25 Energía Transportada por Ondas Electromagnéticas
Intensidad de la Onda:

26 Densidad de Energía Instantánea
Densidad de energía instantánea asociada a un E y a un B: Intensidad de una onda electromagnética:

27 Antenas

28 Espectro de las Ondas Electro-magnéticas

29 AM y FM

30 Fuente de Energía Solar
La fuente de energía en el Sol son las reacciones nucleares 4 Hidrógenos Helio + Energía Msol = 2x1030 kg % Hidrógeno En 5000x106 años el Sol ha gastado el 14% de su masa a razón de 4 millones de T/s

31 Radiación Solar en el Tope de la Atmósfera
UV 7% Visible 47.3% IR 45.7% Radiación espectral O3 absorción de radiación por O2, H2O, CO2 y otros visible IR Longitud de onda