Practica 1 De Campos Y Ondas

OBJETIVO

Describir algunas características de las ondas electromagnéticas en el laboratorio.

EQUIPO Y MATERIAL

• Unidad de transmisión de energía electromagnética

• Unidad receptora de energía electromagnética

• Generador con un micro amperímetro integrado

• Flexómetro

• Transportador

• Papel polar

INTRODUCCIÓN

Actualmente la comunicación vía satélite es tan cotidiana y elemental para la mayoría 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 verá a detalle a continuación complementado de prácticas experimentales.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

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.

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.

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.

Para una onda plana en el espacio, las líneas de campo magnético y eléctrico:

• Se encuentran en todas partes.

• El plano que forman es perpendicular.

• Están en fase

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.

Radiación por antenas

La antena está conectada a un potencial alterno, que varía la frecuencia a la que se transmitirá la onda, y lleva la información que se transmitirá. Los electrones en la antena se aceleran y radian una onda electromagnética. Para mayor eficiencia de radiación (menos pérdidas), la antena debe ser de longitud igual a media longitud de onda o de un cuarto de longitud de onda.

Fibra óptica

Los sistemas basados en líneas de transmisión y guías de onda son imprácticos para comunicaciones de largas distancias y altas frecuencias, por alta disipación de energía en línea, y por la imposibilidad de tender una guía de onda en distancias más grandes que unos cuantos metros. Para estas aplicaciones, los sistemas de transmisión usan fibra óptica, un conductor dieléctrico que confina o guía una onda electromagnética por medio de reflexión total.

La forma en que funciona un sistema de fibra óptica es la siguiente: El transmisor procesa una señal eléctrica; está señal se usa para modular la intensidad de una fuente de luz, que es por lo general un láser semiconductor. Esta luz modulada se transmite a través de fibra óptica, en casos típicos con muy poca disipación y dispersión.

Antena

Es un dispositivo diseñado para emitir o recibir ondas electromagnéticas. La antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas y una receptora realiza la función inversa.

Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son más pequeñas que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones de la mitad de longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

PROCEDIMIENTO.

EXPERIMENTO 1. Atenuación.

1. Medir la corriente que circula de la unidad transmisora a la receptora, dependiendo de la distancia a la que estén ambas unidades.

2. A una distancia de 10 cm de referencia, establecimos la lectura de 2mA.

Distancia d (m) Intensidad I (mA)

0.10 2

0.12 1.8

0.14 1.6

0.16 1.4

0.18 1.2

0.20 1

0.22 0.8

0.24 0.8

0.26 0.8

0.28 0.6

3. Graficamos según las medidas tomadas (anexo en papel milimétrico).

EXPERIMENTO 2.

1. Calcular el ángulo y distancia, en las que las unidades transmisoras y receptoras mantienen constante la corriente (intensidad) a 3mA.

2. Procedimos a girar la antena transmisora cada 2° y tomamos las lecturas de la distancia, hasta que ambas unidades queden a una distancia de cero centímetros.

ANGULO. Distancia d (m).

0° 0.82

2° 0.60

4° 0.40

6° 0.24

8° 0.29

10° 0.13

12° 0.0

.

3. Con la tabla anterior procedimos a trazar el Diagrama. (Anexo en hoja en coordenadas polares).

OBSERVACIONES.

Al momento de elaborar esta práctica, notamos que los materiales que utilizamos no están en buen estado, ya que tienen errores de calibración, medición aunado a los errores de mediciones comunes. Nos percatamos que al momento de hacer las medidas no son tan precisas ya que no se podían observar con claridad.

Las medidas tomadas cabe aclarar son aproximaciones mas no son medidas exactas.

CONCLUSIONES.

Con los obtenido anteriormente podemos afirmar que las ondas electromagnéticas siempre van a estar acompañadas de un campo magnético y eléctrico y que se pueden propagar por medio de fibra óptica y de antenas, entre otras. Como lo vimos experimentalmente, aunque a simple vista no fuera apreciable, las ondas electromagnéticas se detectaban gracias a las lecturas obtenidas.

Además de que la intensidad detectada puede variar, esto depende del ángulo en que sean tomadas las lecturas además de la separación entre los receptores de la onda.

De igual manera puede ser observado cotidianamente en la televisión digital o en la telefonía móvil, cabe mencionar que el estudio de este fenómeno, resulta verdaderamente importante en el mundo actual ya que la mayoría de la tecnología que hace funcionar a todo un sistema depende de dicho estudio.

BIBLIOGRAFIA

• Resnick y Krane, Halliday, Física, ONDAS ELECTROMAGNETICAS, Volumen 2, capítulo 41.

• Hayt, WilliamH., TeoríaElectromagnética, Mc. Graw-Hill, México, 1997, 518 pp.

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