ondas ejercicios

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Apoyo para la preparacion de los estudios de
Ingenier´ y Arquitectura
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ısica (Preparacion a la Universidad)

Unidad 22: Ondas electromagn´ticas
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Universidad Politecnica de Madrid
15 de abril de 2010

Unidad 22: Ondas Electromagnéticas
1. Objetivos.
1.1. Comprender los procesos que dieron lugar a una explicación unificada de los
fenómenos eléctricos, magnéticos yópticos: la síntesis electromagnética de
Maxwell.
1.2. Conocer las ecuaciones de Maxwell y la interpretación física de las mismas.
1.3. Conocer la ecuación de ondas que rige la propagación de una onda
electromagnética plana y monocromática.
1.5. Conocer las expresiones más sencillas que representan la onda electromagnética
plana y monocromática propagándose en una dirección y comprender lascaracterísticas de estas ondas.
1.6. Resolver problemas sencillos en los que intervienen ondas electromagnéticas
planas y monocromáticas.
2. Contenidos.
2.1. Introducción: el campo electromagnético.
2.2. Ecuaciones de Maxwell.
2.3. Caracterización de los medios.
2.4. Interpretación Física de las Ecuaciones de Maxwell.
2.5. Ondas Electromagnéticas.
2.5.1 Ondas electromagnéticas planas.
2.6.Densidad de energía del campo electromagnético.
3. Actividades.
3.1. Lectura del resumen del tema.
3.2. Realización del cuestionario de la unidad:
3.3. Realización de los ejercicios.
3.4. Actividades complementarias.
3.4.1. Poner ejemplos.
3.4.2. Redactar una pequeña reseña.
4. Bibliografía.
4.1. Libros de primero y segundo de Bachillerato.
4.2. P.A. Tipler y G. Mosca, Física paraCiencias e Ingeniería”, 5ª Edición, Editorial
Reverté, 2005.
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5. Enlaces relacionados.
5.1. Prisma. Laboratorio Virtual,
Onda electromagnética:
http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/op_applet_30.htm
4.2 Applets física:
http://www.walter-fendt.de/ph14s/emwave_s.htm

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Unidad 22: Ondas Electromagnéticas
1. Introducción: el campo electromagnético.
2. Ecuaciones de Maxwell.
3.Caracterización de los medios.
4. Interpretación Física de las Ecuaciones de Maxwell.
5. Ondas electromagnéticas.
5.1

Ondas electromagnéticas planas

6. Densidad de energía del campo electromagnético.

1. Introducción: el campo electromagnético
El concepto de campo electromagnético es necesario para explicar un tipo de
interacción entre las partículas fundamentales que componen la materia, ladenominada
interacción electromagnética.
Los campos eléctrico y magnético son fundamentalmente campos de fuerza debidos a
las cargas eléctricas que componen la materia. La denominación de eléctrico, magnético
o electromagnético depende del estado de movimiento de las cargas respecto a un
sistema de referencia. Las cargas eléctricas en reposo originan un campo electroestático,
es decir,independiente del tiempo. El movimiento ordenado de las cargas representa
una corriente eléctrica y produce un campo de fuerzas adicional denominado campo
magnético. Este nuevo campo se dice que es magnetostático, si las cargas se mueven a
velocidad constante respecto al sistema de referencia o punto de observación. Los
movimientos acelerados o de otro tipo producen ambos tipos de campo, eleléctrico y el
magnético, que varían con el tiempo y que se denominan campos electromagnéticos.
La región en la que reside el campo electromagnético es el dominio de existencia de los
campos vectoriales siguientes:
Campo eléctrico E
(V/m)
Desplazamiento eléctrico D (C/m2)
Inducción magnética B
(T)
Campo magnético H
(A/m)
Si los campos eléctrico y magnético, caracterizado por los vectores E y B ,existen en
un punto P de una región del espacio su presencia puede detectarse físicamente por
medio de una carga q colocada en ese punto. La fuerza F resultante en esa carga,
tendrá dos componentes, una componente debida a E y otra a B :

(

)

F = Fe + Fm = q E + v × B , que se denomina ley de las fuerzas de Lorentz.

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La conexión de los campos eléctrico y magnético con las...