FIS U3 P2E1

Introducción

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.
Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundoactual.

Modelo teórico

Una carga eléctrica acelerada crea un campo eléctrico variable y, como explican las leyes de Maxwell, los campos pueden abandonar la fuente que los produce y viajar por el espacio sin soporte material.


Los campos no necesitan un medio deformable que vibre a su paso, lo único que vibra son los valores de los campos E y B en cada lugar.
Las ecuaciones de Maxwell explicanesta propagación:
En efecto, un campo eléctrico variable engendra un campo magnético variable que, a su vez, engendra otro eléctrico y así avanzan por el espacio.


La variación del flujo magnético que atraviesa una superficie engendra un campo eléctrico cuya circulación a lo largo de la curva que cierra esa superficie viene dado por la fórmula aquí mostrada (tercera ecuación de Maxwell)

Lavariación del flujo eléctrico que atraviesa una superficie engendra un campo magnético cuya circulación a lo largo de curva que cierra dicha superficie viene dado por la fórmula aquí mostrada (cuarta ecuación de Maxwell)

La carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo electromagnético, cuyas componentes E y B son perpendiculares. Sus valores en cada punto y en función del tiempo son:E=Eosen( wt -kx)
B=Bosen( wt -kx




1. Descarga de la simulación ejs_ondasmagneticasf.jar que se encuentra en el aula virtual.





2. Obtención de la ecuación de onda de las ecuaciones de maxwell

Los fenómenos electromagnéticos se pueden describir a partir de las cuatro ecuaciones de Maxwell:
Nombre
Forma diferencial
Forma integral
Ley de Gauss:


Ley de Gauss para el campo magnético:


Ley deFaraday:


Ley de Ampère generalizada:



Cuando consideramos que los campos eléctrico y magnético no dependen del tiempo las ecuaciones de Maxwell se nos quedan en:

De sacamos que el campo eléctrico se deriva del gradiente de un potencial, es decir, , como se desprende de la ley de Coulomb.
De deducimos que el campo magnético es el rotacional de un potencial vector,
es decir,

3.Descripción de la forma de obtener el valor de la velocidad de la luz en el vacío.

Cuando estamos en el vacío podemos suponer que no existen fuentes (es decir, que y ) y las ecuaciones de Maxwell nos quedan de la forma:

En este caso se puede demostrar que tanto el campo como el campo toman la forma de una ecuación de ondas con una velocidad igual a la velocidad de la luz, de donde Maxwell extrajo lahipótesis de que la luz no eran más que ondas electromagnéticas propagándose en el vacío, hipótesis verificada experimentalmente por Hertz algunos años después de la muerte de Maxwell.
La cantidad es simplemente la velocidad de la luz en el vacío, por lo que la luz es una forma de radiación electromagnética. Los valores aceptados actualmente para la velocidad de la luz, la permitividad y lapermeabilidad magnética se resumen en la siguiente tabla:

Símbolo
Nombre
Valor numérico
Unidad de medida SI
C
Velocidad de la luz en el vacío
2.99792458 x 108
metros por segundo
Eo
Permitividad
8.854 x 10-12
faradios por metro
Μo
Permeabilidad magnética
4¶ x 10-7
henrios por metro



Análisis de datos

Velocidad de onda. Las ondas viajan a distintas velocidades, dependiendo del tipo de onda y delas características del medio de propagación. Las ondas de sonido viajan aproximadamente a 1100 pies/s en la atmósfera normal. Las ondas electromagnéticas viajan mucho más rápido. En el espacio libre (un vacío), las ondas TEM viajan a la velocidad de la luz, c = 186,283 mi/s o 299,793,000 m/s, redondeado a 186,000 mi/s y 3 x 10 mis. Sin embargo, en el aire (como en la atmósfera de la Tierra),...