Ondas Electromagneticas

1.

Ondas electromagn´ticas e

Si agitas una vara en un charco de agua estancada producir´s a ondas mec´nicas en la superficie 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 enrealidad generan una corriente el´ctrica, e la cual en nuestro caso est´ variando en el tiempo. Sabemos adem´s a a que alrededor de una corriente el´ctrica que cambia, existe un came po magn´tico que tambi´n var´ en el tiempo. Recordemos que por e e ıa 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 e e y se regeneranentre s´ formando una onda electromagn´tica que ı, e se propaga alej´ndose de la carga vibratoria que la produce.

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 o e o de la energ´ Por un lado, si asumimos como cierto que una onda electromagn´tica fuera cada vez m´s ıa. e a despacio, el campo el´ctrico oscilante generar´ un campo magn´tico cada vez m´s d´bil, el que a su vez e ıa e a e producir´ un campo el´ctrico m´s d´bil. El proceso anterior se repetir´ una y otra vezhasta que la onda ıa e a e ıa dejara de existir. Esto es incompatible con la conservaci´n de la energ´ ya que la energ´ asociada a los o ıa, ıa campos el´ctrico y magn´tico desaparecer´ sin haberse transformado en alg´n otro tipo, por lo tanto, e e ıa u una onda electromagn´tica no puede desacelerar.

Con un razonamiento similar podemos asumir que una onda electromagn´tica acelera, lo queimplica e que el campo el´ctrico genera un campo magn´tico de mayor intensidad, el que a su vez induce un campo e e el´ctrico de un valor superior y as´ sucesivamente. Esta cadena de sucesos implica una ganancia gratuita y e ı descontrolada de energ´ lo cual viola el principio de conservaci´n de energ´ como tambi´n el de inducci´n ıa, o ıa e o de Faraday. En consecuencia, una onda electromagn´tica nopuede acelerar, por lo tanto, s´lo existe una e o rapidez para la cual los proceso de inducci´n electromagn´tica se perpet´an en el tiempo conservando la o e u energ´ la cual es igual a 300,000 kil´metros por segundo. Tal rapidez fue encontrada te´ricamente por ıa, o o Maxwell con sus cuatro famosas ecuaciones, las que unifican los campos el´ctricos y magn´ticos como e e un solo fen´menointerconectado, enlazando as´ los descubrimientos hechos por Orested, Ohm, Gauss, o ı Amp`re, Faraday, entre otros, y de paso descubri´ uno de los m´s grandes misterios de la ciencia: la e o a naturaleza de la luz.

Las cargas el´ctricas generan campos el´ctricos cuyas l´ e e ıneas de campo son cerradas, es decir, tienen principio y fin. Las l´ ıneas de campo magn´tico describen curvas cerradas sobre s´ miseı mas, sin principio ni fin, por lo que no es posible aislar polos magn´ticos e en unipolos. Un campo magn´tico variable en el tiempo genera un campo el´ctrico e e variable en el tiempo. Una corriente o un campo el´ctrico variable pueden generar un campo e magn´tico. e


1.2.

Radiaci´n de cargas aceleradas o

Dentro de las implicancias de las ecuaciones de Maxwell est´ el hecho de que unaonda electromagn´tica a e puede ser producida mediante la aceleraci´n de part´ o ıculas cargadas como ya describimos anteriormente. Analizaremos lo que ocurre con las l´ ıneas de campo el´ctrico en un dipolo el´ctrico que oscila. e e

Las l´ ıneas de campo el´ctrico generado por las dos cargas opuestas que oscilan comienzan a cerrarse e sobre s´ mismas. Cuando se cierran completamente, el...