Ondas electromagnéticas

[pic 1]Laboratorio de Física III (10103-10140) Módulo Básico de la Facultad de Ingeniería[pic 2]

1er. Semestre 2021

Informe experimental Integrantes

Profesora: Carolina Manquian Curso: 19103-2-L-4 Carrera: Ingeniería Civil Mecatrónica e Ingeniería Civil Química.

Experiencia: Sesión 3, Ondas Electromagnéticas, Actividad B.

Informe experimental

1. Introducción y objetivos

Las ondas electromagnéticas se generan debido a cargas que oscilan en una antena o conductor, y se expresan a partir de la vibración entre un campo magnético y uno eléctrico (𝐸⃗→ ⊥ ⃗𝐵⃗⃗⃗)→;  al  transmitirse,  lo  pueden  hacer  por  cualquier  medio  constituido  de  materia, además del vacío, también pueden sufrir modificaciones que afectan su energía en el camino. Entonces, las ondas al llegar al receptor inducen una corriente que permite capturar la energía. Por otro lado, el espectro electromagnético, muestra la distribución energética a distintas frecuencias de ondas electromagnéticas, tal como la onda de Radio FM (30 − 300𝑀[𝐻𝑧]), Microondas (1𝐺[𝐻𝑧]) y Wi-Fi (3 − 30𝐺[𝐻𝑧]). El presente tiene por objetivo recopilar datos de estas últimas, mediante una aplicación móvil para posteriormente estudiar la recepción, propagación y emisión de ondas de Wi-Fi utilizando un medidor de intensidad (la app), con fin de estimar el factor de ganancia receptora (𝐺𝑟)

que se debería incorporar para ampliar su cobertura en un espacio libre en 50%, medir el

factor de directividad (𝐷) de la fuente emisora, medir la reducción de potencia en 𝑑𝐵𝑚 con la distancia en el espacio libre, estimar la distancia máxima de cobertura al nivel de

−85 𝑑𝐵𝑚, estimar la potencia (𝑃𝑟) de la fuente emisora. Como hipótesis, se plantea que si se aleja el receptor respecto a la fuente emisora de Wi-Fi cada 1[𝑚] basta 10[𝑚] en línea recta, la intensidad de la señal será menor. A su vez se considera que el error de medición estará presente a la hora de la recopilación de datos.

1. Montaje y método

Para el montaje experimental se descarga una aplicación desde “Play Store”, llamada “Medidor de Intensidad de Señal de Wi-Fi” (anexo 1), en este caso se usa un celular de marca “Motorla, One Action”. Claro esto, se debe ubicar de forma fija el emisor de señal Wi-Fi en un punto, y se procede a ubicar al individuo con el celular a 1[𝑚] de la posición fija de la fuente, llevando a la misma altura el emisor y el móvil, y se espera de 3 𝑎 5[𝑚𝑖𝑛] para   poder   tomar   los   datos   de   potencia   recibida   mínima   y   máxima (𝑃𝑟𝑀𝑖𝑛[𝑑𝐵𝑚] 𝑦 𝑃𝑟𝑀𝑎𝑥 [𝑑𝐵𝑚]). Se deben registrar los datos entregados por la aplicación, y

hacer este procedimiento 8 veces a 1[𝑚] entre emisor y receptor, es decir, en 8 posiciones

distintas alrededor de la fuente, pero a un mismo radio (anexo 2). Este método de experimentación se usa para calcular 𝑃𝑖𝑠𝑜[𝑑𝐵𝑚], determinar si la fuente es omnidireccional

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Av. Ecuador 3493 Estación Central - Santiago - Chile Coordinador de laboratorios: Belfor Galaz, mail: coord.labfis.a@usach.cl

Consultas sobre asistencia: Magaly Sepúlveda, ubicada en el mesón del block D

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Laboratorio de Física III (10103-10140) Módulo Básico de la Facultad de Ingeniería

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o no, el factor de directividad (𝐷). De la fórmula:

(1) 𝐷(𝜃, ∅) = 𝑃𝜃,∅[pic 5]

𝑃𝑖𝑠𝑜

Para la siguiente experimentación, se debe mantener en un punto fijo la fuente, pero en vez de girar en torno a ella, el individuo se debe ir alejando en una misma línea recta cada 1[𝑚] hasta llegar a los 10[𝑚]. En cada una de las 10 posiciones que adopte la persona, debe esperar de 3 𝑎 5[𝑚𝑖𝑛] en cada lugar para tomar los mismos datos del 1er experimento, es decir, 𝑃𝑟𝑀𝑖𝑛[𝑑𝐵𝑚] 𝑦 𝑃𝑟𝑀𝑎𝑥 [𝑑𝐵𝑚] y anotarlos en tabla (anexo 3). Esto para

poder medir la reducción de potencia en 𝑑𝐵𝑚 con la distancia en espacio libre, la distancia

máxima de cobertura (al nivel recomendado de −85 𝑑𝐵𝑚) y además la ganancia de la fuente emisora 𝑃𝑟 𝑑𝐵𝑚, asumiendo que 𝐺𝑡 = 𝐺𝑟 = 1.Se utilizan las siguientes ecuaciones para la distancia de máxima cobertura (2) y la ganancia de la fuente emisora (3):

(2)        𝑃𝑟 [𝑑𝐵𝑚] = 𝑊 [𝑑𝐵𝑚] − 𝑃𝐿 [𝑑𝐵]

(3)        𝑃𝑟[𝑑𝐵𝑚] = 𝑊[𝑑𝐵𝑚] − 20𝑙𝑜𝑔10(𝑑) − 20𝑙𝑜𝑔10(𝑓) − 32,44

Por último, para el factor de ganancia receptora (𝐺𝑟) que se debería incorporar para ampliar su cobertura en un espacio libre en 50%, con 𝐿 = 1 y 𝐺𝑡 = 1. Es necesario determinarlo mediante fórmula:

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