Practica energía electromagnética

Objetivos:

Visualizar el comportamiento de la energía electromagnética en función de la distancia, y graficar el patrón de radiación.

Introducción Teorica

Actualmente la comunicación via satelite es tan cotidiana y elemental para la mayoria de la población, es por ello que es realmente importante conocer el funcionamiento de lo dicho.

Las ondas electromagnéticas  son la base de las comunicaciones satelitales y no satelitales, están se propagan por el medio, derivadas de un emisor y entregadas a un receptor, la distancia entre estos puede variar, esto representa una condición entre los receptores y emisores tanto como en las antenas, estas condiciones dependen de diversos factores que se conoce como patrón de radiación, el cual se vera a detalle a continuación complementado de practicas experimentales.

Ondas Electromagneticas

Una onda que viaja a lo largo del eje x con una rapidez, satisface la ecuación de onda:

Que más adelante se resolverá. Maxwell demostró que los campos eléctricos y magnéticos dependientes del tiempo también satisfacen la ecuación de onda.

De la ley de Maxwell-Ampere se desprende que B acompaña a un campo E que varía. En este acoplamiento se encuentra la base de las ondas electromagnéticas.

Hay dos maneras de representar una onda electromagnética plana:

En la imagen se ve la longitud de un vector que varía en forma sinusoidal. Para una onda plana que se desplaza en dirección x, el valor de B y E son los mismos en todos los puntos de cualquier plano yz.

En el segundo método la densidad de las líneas de campo indican las intensidades variables de estos, si se colocara un alambre recto se produciría una corriente oscilatoria. Este fenómeno se puede observar con mayor claridad en las antenas  para la recepción de señal  de radio y TV.

El espectro electromagnético

En un principio, se puede generar y detectar ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia. Todas las ondas electromagnéticas se agrupan en el espectro electromagnético. Una onda electromagnética se genera por cargas en movimiento acelerado. Algunos de los mecanismos generadores son:

* Radiación por antenas.

* Radiación por desaceleración.

* Transiciones electrónicas.

* Decaimiento gamma

* Radiación de cuerpo negro.

Propagación de onda y atenuación

Las ondas electromagnéticas se constituyen de un campo eléctrico variable con el tiempo  que genera un campo magnético , que a su vez induce a  un campo eléctrico  y así sucesivamente, lo que produce que la energía se propague.

Diagrama de radiación o Patrón de radiación

Un patrón de radiación es un diagrama polar o gráfica que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativo.

Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son:

Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia.

Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación.

Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal.

Ancho de haz: Es la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad.

Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario.

Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación

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