Simulación de campos electromagnéticos

SIMULACIÓN DEL CAMPO ELECTROMAGNÉTICO MEDIANTE DIFERENCIAS FINITAS
Adrián Gómez Arciga Junio 02, 2008

1.

RESUMEN
Los primeros fenómenos magnéticos se encuentran en la ciudad de magnesia hace alrededor de 2000 años y estaban ligados a los llamados imanes naturales, actualmente sabemos que los fenómenos magnéticos se deben a fuerzas originadas por cargas eléctricas en movimiento. En otraspalabras, cuando una carga se desplaza, además de crear un campo eléctrico, origina una nueva perturbación en el espacio que le rodea. Dicha perturbación constituye un campo magnético.

Se pretende simular los fenómenos electromagnéticos ondulatorios y con esto facilitar la comparación de los mismos dependiendo de la fuente generadora. Es de suma importancia describir su comportamiento paradeterminar los efectos sobre la salud.

El medio para lograr dicho objetivo es el método de diferencias finitas regresivas. El desarrollo se basará en las ecuaciones de Maxwell, con la restricción de trabajar en un medio homogéneo, particularmente el Uno de los terrenos de mayor aplicación del estudio de las ondas electromagnéticas se vacío. halla en las comunicaciones. Estas son en la actualidad eleje del desarrollo productivo y comercial a escala global. No obstante 2. INTRODUCCIÓN existen desde luego otras aplicaciones A través de la historia de la Física se importantes como en la electromedicina y puede apreciar la importancia que ha la ecología. tenido el electromagnetismo, una de las principales revoluciones del siglo XIX que Una de las aplicaciones más importantes de ha dado paso agrandes descubrimientos la teoría electromagnética son las ondas de radio, que son emisiones electromagnéticas tecnológicos. 1

de determinada frecuencia e intensidad Gauss, Ampere y otros, unificando los utilizadas en la telefonía celular. conceptos de campo eléctrico y campo magnético en un nuevo concepto: Campo Durante los últimos años se han reali- electromagnético. zado numerosasinvestigaciones sobre los riesgos para la salud humana que supone Las ecuaciones de Maxwell pueden ser la exposición a campos electromagnéticos, utilizadas para conocer el valor exacto de la los resultados de los estudios son dispares, reflexión en algún punto, cuando un campo incluso contradictorios. Lo que está claro es electromagnético incide sobre una estructuque las microondas utilizadas en telecomu- ra.Existen diversos métodos para resolver nicaciones provocan un calentamiento de las ecuaciones de Maxwell, entre ellos el méla zona irradiada, con más importancia en todo de diferencias finitas, que es en el cual las zonas del cuerpo con mayor contenido basaremos nuestro análisis. en agua, puesto que las microondas tienen la propiedad de ser absorbidas por el agua produciendo un calentamiento de la3. PLANTEAMIENTO misma. Dependiendo de la densidad de DEL PROBLEMA potencia puede ocasionar diversos efectos, por ejemplo con densidades de potencia Consideraremos la propagación de ondas mayores que 100mW/m2 pueden aparecer en un medio homogéneo, sin fuentes de cataratas. carga ni de corriente. Elegiremos una polarización que propicie que el campo eléctrico Otros efectos que se atribuyen a lainsea paralelo al eje x con propagación en cidencia de campos electromagnéticos en el eje z, de tal manera que el campo el ser humano son pérdidas de memoria, magnético se encuentre sobre el eje y. afecciones del sistema inmunológico, alElegimos las coordenadas cartesianas por gunos tipos de cáncer y leucemia infantil. el hecho de que el campo electromagnético Hasta el momento no hay suficientes en elvacío se propaga como una línea recta indicios para afirmar esto, pero de todas con una velocidad igual a la de la luz. formas los estudios continúan con el fin de esclarecer si existen o no realmente efectos Las ecuaciones rotacionales de Maxwell directos sobre la salud. Por lo expuesto quedan de la siguiente manera anteriormente, resulta de suma importancia el estudio del campo electromagnético,...