Conductores y dieléctricos

CONDUCTORES Y DIELÉCTRICOS
4.1 Pérdida tangencial.
La pérdida tangencial es un concepto, basado en un término matemático, que indica si es mayor la corriente de conducción o la corriente de desplazamiento cuando un campo EM se propaga a través de cierto material. El término en el que se basa es s/we, al cual se le conoce como pérdida tangencial y es una función de la frecuencia. Existenmanuales donde se pueden obtener valores de la pérdida tangencial para varios materiales, a diferentes frecuencias. El origen del nombre pérdida tangencial se relaciona con la siguiente observación:
Nótese que la ley de Ampere se puede igualar a la corriente total, y esta a su vez descomponerse en la densidad de corriente de conducción (Jc) y la densidad de corriente de desplazamiento(Jd), como se puedenotar en las siguientes ecuaciones, 4.1, 4.2 y 4.3:
    Ecuación 4.1
Donde el segundo término, la derivada del fasor del vector D, con respecto del tiempo, es la densidad de corriente de desplazamiento:
    Ecuación 4.2
La corriente de conducción representa una mecanismo de de pérdida de energía (potencia gastada al desplazara los electrones para formar la corriente) y la corriente dedesplazamiento representa el almacenamiento de energía. La razón de estas dos corrientes es una manera medida de la naturaleza disipadora (de pérdidas) de cualquier material. La ley de Ampere se puede escribir como:
    Ecuación 4.3
Nótese que los vectores están en su forma fasorial y como ya se comentó derivar en fasores, equivale a multiplicar por jw
   Ecuación 4.4
Los fasores de la corriente deconducción y de la corriente de desplazamiento están desfasados, entre sí, por 90o, uno es puramente real y el otro puramente imaginario.
El fasor de la densidad de corriente de conducción es:
   Ecuación 4.5a
El fasor de la densidad de corriente de desplazamiento es:
 
   Ecuación 4.5b
Si se grafican estos dos vectores fasoriales en el plano complejo: 
La tangente  del ángulo formado porlos fasores es la pérdida tangencial: 

Figura 4.1 Gráfica de las dos densidades de corriente en el plano complejo, se muestra el ángulo entre ellas dos, f.
Ecuación 4.6
 Donde es el ángulo que se muestra en la figura 4.1, de ahí el término tangencial. Este concepto de pérdida tangencial como la razón de la densidad de corriente de conducción a la densidad de corriente de desplazamiento proveeuna manera de distinguir entre conductores y dieléctricos. Se van clasificar los materiales de acuerdo a si la corriente de desplazamiento es mayor que la corriente de conducción (buen conductor, ecuación 4.7a) o si la corriente de conducción es mayor que la corriente de desplazamiento (buen dieléctrico, ecuación 4.7b):
  Buen conductor   Ecuación 4.7a
   Buen dieléctrico  Ecuación 4.7b

Efectopelicular y profundidad de penetración.

Debido a este curioso fenómeno denominado "efecto pelicular" ("skin effect") por el cual las ondas electromagnéticas de alta frecuencia penetran en el metal de la antena solo un pequeñísimo espesor (del orden de unos 5δskin), las antenas pueden ser "tubos" delgados más livianos y económicos (en vez de barras macizas). Esta es una de las importantesrazones por las que se utilizan tubos de aluminio en la fabricación de antenas.

Pero en el proceso de captación de la onda hay algo más:

(b) Las corrientes de apantallamiento inducidas en la superficie del metal de la estructura de las antenas, circulan en lazos formados por las barras conductoras y las capacidades "invisibles" entre barras próximas. Estas corrientes producen caídas depotencial sobre los elementos de la antena, y estas caídas constituyen una fuerza electromotriz neta Vant entre los terminales eléctricos, que se puede amplificar y detectar. Ese voltaje es el resultado final de la captación, es decir, la interacción entre la onda electromagnética y la antena receptora.

En relación a este voltaje Vant que produce la onda de radiación en los terminales de la antena,...