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F´
ısica
Gu´ de Materia
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Ondas electromagneticas
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Modulo Electivo
IV Medio

www.puntajenacional.cl

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Nicolas Melgarejo, Veronica Saldana
Licenciados en Ciencias Exactas, U. de Chile
Estudiantes de Licenciatura en Educaci´n, U. de Chile
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1.

Ondas electromagn´ticas
e

Si agitas una vara en un charco de agua estancada producir´s
a
ondas mec´nicas en lasuperficie de ´ste, si del mismo modo muea
e
ves el extremo de una barra cargada el´ctricamente en un espacio
e
vac´ generar´s ondas electromagn´ticas en el espacio, las que poıo,
a
e
seen la misma naturaleza que la luz. Esto ocurre debido a que las
cargas en movimiento en realidad generan una corriente el´ctrica,
e
la cual en nuestro caso est´ variando en el tiempo. Sabemos adem´s
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quealrededor de una corriente el´ctrica que cambia, existe un came
po magn´tico que tambi´n var´ en el tiempo. Recordemos que por
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la ley de Faraday un campo magn´tico variable induce un campo
e
el´ctrico. De este modo los campos magn´ticos y el´ctricos oscilan
e
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e
y se regeneran entre s´ formando una onda electromagn´tica que
ı,
e
se propaga alej´ndose de la carga vibratoria quela produce.
a

1.1.

Velocidad de una onda electromagn´tica
e

La magnitud de la velocidad de una onda electromagn´tica no cambia cuando viaja por el espacio,
e
pudiendo variar la direcci´n del vector o su frecuencia de oscilaci´n debido a la gravedad, pero nunca
o
o
su rapidez caracter´
ıstica, lo cual tiene su explicaci´n en la inducci´n electromagn´tica y la conservaci´n
o
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de la energ´ Por un lado, si asumimos como cierto que una onda electromagn´tica fuera cada vez m´s
ıa.
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despacio, el campo el´ctrico oscilante generar´ un campo magn´tico cada vez m´s d´bil, el que a su vez
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e
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producir´ un campo el´ctrico m´s d´bil. El proceso anterior se repetir´ una y otra vez hasta que la onda
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dejara de existir. Esto es incompatible conla conservaci´n de la energ´ ya que la energ´ asociada a los
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campos el´ctrico y magn´tico desaparecer´ sin haberse transformado en alg´n otro tipo, por lo tanto,
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una onda electromagn´tica no puede desacelerar.
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Con un razonamiento similar podemos asumir que una onda electromagn´tica acelera, lo que implica
e
que el campo el´ctrico genera un campo magn´tico de mayorintensidad, el que a su vez induce un campo
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e
el´ctrico de un valor superior y as´ sucesivamente. Esta cadena de sucesos implica una ganancia gratuita y
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descontrolada de energ´ lo cual viola el principio de conservaci´n de energ´ como tambi´n el de inducci´n
ıa,
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e
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de Faraday. En consecuencia, una onda electromagn´tica no puede acelerar, por lo tanto, s´lo existe una
e
orapidez para la cual los proceso de inducci´n electromagn´tica se perpet´an en el tiempo conservando la
o
e
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energ´ la cual es igual a 300,000 kil´metros por segundo. Tal rapidez fue encontrada te´ricamente por
ıa,
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o
Maxwell con sus cuatro famosas ecuaciones, las que unifican los campos el´ctricos y magn´ticos como
e
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un solo fen´meno interconectado, enlazando as´ losdescubrimientos hechos por Orested, Ohm, Gauss,
o
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Amp`re, Faraday, entre otros, y de paso descubri´ uno de los m´s grandes misterios de la ciencia: la
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naturaleza de la luz. Las implicancias de las ecuaciones de Maxwell las podemos resumir como sigue:
2

1º Ecuaci´n
o
2º Ecuaci´n
o

Las l´
ıneas de campo magn´tico describen curvas cerradas sobre s´ mise
ı
mas, sin principio ni fin, porlo que no es posible aislar polos magn´ticos
e
en unipolos.

3º Ecuaci´n
o

Un campo magn´tico variable en el tiempo genera un campo el´ctrico
e
e
variable en el tiempo.

4º Ecuaci´n
o

1.2.

Las cargas el´ctricas generan campos el´ctricos cuyas l´
e
e
ıneas de campo
son cerradas, es decir, tienen principio y fin.

Una corriente o un campo el´ctrico variable pueden...