ondas electromagneticas

Ministerio de Educación
Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Rosario

I.3

Departamento de Materias Básicas
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS y ÓPTICA FÍSICA

Ondas Electromagnéticas

Introducción:
Las ecuaciones de Maxwell permitieron demostrar los principios básicos del
electromagnetismo, que en general pueden sintetizarse en lo siguiente:
Un campo magnético que varía con eltiempo actúa como
fuente de campo eléctrico.
Un campo eléctrico que varía con el tiempo actúa como
fuente de campo magnético.
Los campos variables
y
se sustentan mutuamente y
forman una onda electromagnética que se propaga a
través del espacio.
Una carga puntual en reposo crea un campo estático
pero ningún campo

,

.

Una carga puntual que se desplaza con velocidad constantecrea campos estáticos

y

.

una carga puntual genere
magnéticas, es necesario que se acelere.
Para

que

ondas electro-

El físico alemán Heinrich Hertz generó por primera vez ondas electromagnéticas de longitud de onda macroscópica en el laboratorio en 1887. Como
fuente de ondas, utilizó cargas oscilantes en circuitos L−C (del tipo que
analizaremos

en

el

tema

siguiente)y detectó las ondas electromagnéticas

resultantes mediante otros circuitos sintonizados a la misma frecuencia.
También produjo ondas electromagnéticas estacionarias y midió la distancia
entre nodos adyacentes para establecer la longitud de onda; dado que conocía
la frecuencia resonante de sus circuitos, encontró la velocidad de las ondas a
partir de la relación

v   λ f  y establecióque era igual a la velocidad de la luz.

El nombre de la unidad SI de frecuencia honra la memoria de Hertz.
Ing. Sandra Silvester

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Circuitos Oscilantes:
Un circuito L−C muestra un modo de comportamiento que secaracteriza por
una corriente y una carga oscilantes. Esto contrasta notoriamente con los
circuitos R−C y R−L, cuya particularidad es la aproximación exponencial a una
situación estable.
En la figura 16(a), el capacitor tiene una carga inicial +Q = C.Vm en su placa
izquierda y una diferencia de potencial +Vm entre ambas placas. En el instante
de cierre del circuito, el capacitor comienza adescargarse a través del
inductor. Debido a la fem inducida de éste, la corriente no cambia instantáneamente, sino que comienza en cero y finalmente alcanza un valor máximo Im .
En cada instante el potencial del capacitor es igual a la fem inducida, por lo
que mientras el capacitor se descarga, la velocidad de cambio de la corriente
disminuye. Cuando el potencial del capacitor se reduce a cero,la fem inducida

(a)

(b)

(c)

(d)

INTERCAMBIO DE ENERGÍA ENTRE LOS CAMPOS ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO
EN UN CIRCUITO OSCILANTE
figura 16

también es cero y la corriente se ha estabilizado en su valor máximo Im , según
se observa en la figura 16(b). La corriente en aumento en el inductor ha
establecido un campo magnético en el espacio circundante y la energía que
inicialmente sehallaba almacenada en el campo eléctrico del capacitor ahora
se encuentra en el campo magnético del inductor.
Ing. Sandra Silvester

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Aunque el capacitor está totalmente descargado, la corriente persiste y el
mismo secomienza a cargar con la polaridad opuesta al estado inicial. A
medida que la corriente disminuye, se reduce el campo magnético y se induce
una fem en el inductor en el sentido de la corriente, lo cual retarda la
disminución de la misma. Cuando la corriente y el campo magnético
disminuyen a cero, el capacitor queda cargado en el sentido opuesto de su
polaridad inicial [figura 16(c)], con una...