Ondas Electromagneticas

Consideremos una simple antena formada por dos barras metálicas M y N conectadas, como indica la figura, a un oscilador de alta frecuencia. Como el circuito está abierto, la corriente fluirá sólo un instante, hasta que las dos barras quedan cargadas. Cada vez que se invierte la polaridad se produce un breve flujo de corriente en dirección opuesta. Este dispositivo es un dipolo oscilante concargas opuestas en sus extremos que cambian continuamente de signo con la misma frecuencia que el oscilador al cual está conectado.

















Las cargas eléctricas aceleradas producen alrededor de la barra un campo magnético variable. Pero, como sabemos, un campo magnético variable produce un campo eléctrico capaz de inducir corrientes en los conductores. Fue Maxwell quien,investigando estas relaciones entre campos magnéticos y magnéticos, llegó a la conclusión de que un campo eléctrico variable, incluso en el espacio donde no hay corrientes de conducción, produce un campo magnético oscilante.
De este modo, alrededor del dipolo, el campo eléctrico alterno produce un campo magnético oscilante, el cual da origen a un campo eléctrico variable, etc. La asociación de uncampo magnético y un campo eléctrico, ambos oscilantes, es la condición necesaria para que se engendren ondas electromagnéticas capaces de propagarse por el espacio libre. El dipolo oscilante irradia energía en forma de ondas electromagnéticas. En todo punto, del espacio que recibe la radiación hay un campo eléctrico y otro magnético perpendiculares entre sí y en ángulo recto con la dirección depropagación.

La radiación es transversal. En el caso del dipolo oscilante, el vector del campo eléctrico radiado está siempre en el mismo plano que el eje del dipolo y la radiación se dice que está polarizada en el plano. Se verifica que en el vacío la velocidad de propagación está dada por:


[pic]= 3 x 108 m/s


La ecuación de la onda puede ser representada como:


E = Eo SEN 2( [pic],o también

B = Bo SEN 2( [pic]

y









z

En una onda electromagnética plana, las magnitudes del campo eléctrico y magnético están relacionadas por:
E = C B

De donde se concluye que los campos oscilan en fase, es decir cuando uno de ellos es máximo el otro también se hace máximo.

ENERGÍA DE UNA ONDA ELECTROMAGNETICA
En una onda electromagnética, al igual que en unaonda elástica, lo que se propaga es la energía del campo electromagnético. Puede demostrarse que la energía que pasa, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación, o sea, la intensidad de la onda electromagnética, es
I = (o EB = (o E [pic]= (o E²/c

Expresada en W/m²

A continuación se muestra para comparación las analogías ydiferencias que existen entre las ondas mecánicas y las electromagnéticas.

ANALOGÍAS Y DIFERENCIAS ENTRE LAS ONDAS MECÁNICAS Y LAS ELECTROMAGNÉTICAS
ONDA MECÁNICAS
Pueden ser longitudinales (por ejemplo ondas del sonido) y transversales (ondas en una cuerda).

Se propagan con una velocidad que depende del tipo de onda y de la densidad del medio.

Se propagan necesariamente en un mediomaterial.

Se caracterizan por la variación regular de una sola magnitud, que puede ser por ejemplo, la amplitud de la partículas vibrantes (ondas en una cuerda) o la densidad del medio (ondas sonoras).

Transportan energía y cantidad de movimiento.

Se reflejan, se refractan y presentan fenómenos de difracción o interferencia.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Son siempre transversales.

Sepropagan siempre con la velocidad de la luz.

Se propagan a través del vacío.

Se caracterizan por la variación regular de dos magnitudes, el campo eléctrico y el campo magnético.

Transportan energía y cantidad de movimiento.

Se reflejan, se retractan y presentan fenómenos de difracción e interferencia.

EL ESPECTRO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Las ondas de las diversas regiones del...