Los parámetros de estudio de la onda electromagnética

Objetivo:

Se estudiaran las ondas electromagnéticas viajando en el aire, a través de antenas emisoras y receptoras, acopladas a un amperímetro, tomando mediciones en diversos intervalos de distancia, comprobando así mediante el análisis grafico de las mediciones el comportamiento que tienen estas ondas electromagnética.

Introducción teórica:

Ondas electromagnéticas:

Las radiaciones electromagnéticas son las generadas por partículas eléctricas y magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada partícula genera lo que se llama un campo, por eso también se dice que es una mezcla de un campo eléctrico con un campo magnético.

Estas radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vacío. Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba a bajo) una partícula cargada eléctricamente (o magnéticamente).

Figura 1. Propagación de una Onda en un medio.

Esta onda depende de la velocidad con la que movamos la partícula (y fuerza), y de la amplitud o distancia entre el inicio y el final del recorrido.

Si la partícula tiene un componente eléctrico, pero también uno magnético ya tenemos generada una radiación electromagnética, con su onda electromagnética.

Si la partícula tiene un componente eléctrico, pero también uno magnético ya tenemos generada una radiación electromagnética, con su onda electromagnética.}

Una Onda Electromagnética puede estudiarse partir de varios parámetros:

- Longitud de Onda:

Distancia entre dos crestas.

- Amplitud:

Es la máxima perturbación de la onda. La mitad de la distancia entre la cresta y el valle.

- Frecuencia:

Número de veces que se repite la onda por unidad de tiempo. Si se usa el Hertzio es el número de veces que se repite la onda por cada segundo.

- Periodo:

1/frecuencia. Es la inversa de la frecuencia.

Una onda electromagnética no se genera por una sola partícula, sino que son dos partículas diferentes, una eléctrica y otra magnética. Además su movimiento es perpendicular, lo que hace la onda sea una mezcla de dos ondas perpendiculares, una eléctrica y otra magnética.

Figura 2. Onda Electromagnética en tres planos.

- Penetración de la radiación electromagnética.

la radiación electromagnética reacciona de manera desigual en función de su frecuencia y del material con el que entra en contacto. El nivel de penetración de la radiación electromagnética e inversamente proporcional a su frecuencia, atraviesa limpiamente las barreras a su paso.

- EMISIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. ANTENAS

UNA vez que Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas se presentó la importante cuestión de cómo generarlas. Hertz fue el primero que estudió este problema y lo resolvió. Para ello desarrolló un formalismo matemático con el cual pudo encontrar las características de estas ondas a partir de las ecuaciones de Maxwell. De este trabajo se desprendió la predicción de que si una partícula eléctricamente cargada se mueve en forma acelerada, entonces emite ondas electromagnéticas. Así, por ejemplo, en el experimento de Hertz la chispa que salta de una esfera a la otra (Figura 3) está compuesta de electrones acelerados que emiten ondas electromagnéticas.

Figura 3.Esquema del aparato generador de ondas electromagnéticas construido por Hertz.

Las características que tengan las ondas emitidas dependerán de la forma geométrica y de la longitud de la antena. Así, en el caso de una varilla, las ondas emitidas tienen la misma frecuencia que la corriente que las induce. A esta frecuencia f le corresponde un longitud de onda dada por (u/ f), siendo v la velocidad de la luz (ecuación antes mencionada). Por otro lado, la potencia de la onda emitida depende tanto de la longitud de onda l como de la longitud L de la varilla. La potencia que emite adquiere un valor máximo cuando la longitud de la varilla es igual a la mitad de la longitud de onda. En consecuencia, conviene construir la antena con esta longitud. Este hecho es una manifestación del fenómeno de resonancia.

La antena no emite la misma potencia en todas las direcciones; a lo largo de la antena (Figura 4) no hay emisión. En una dirección perpendicular a la varilla se alcanza la potencia máxima; de hecho, alrededor de la dirección perpendicular se forma un cono dentro del cual

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