Antenas de Ondas electromagneticas

Antenas De Ondas Electromagnéticas
Una vez que Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas se presentó la importante cuestión de cómo generarlas. Hertz fue el primero que estudió este problema y lo resolvió. Para ello desarrolló un formalismo matemático con el cual pudo encontrar las características de estas ondas a partir de las ecuaciones de Maxwell. De este trabajo se desprendióla predicción de que si una partícula eléctricamente cargada se mueve en forma acelerada, entonces emite ondas electromagnéticas. Así, por ejemplo, en el experimento de Hertz la chispa que salta de una esfera a la otra está compuesta de electrones acelerados que emiten ondas electromagnéticas.
Cuando una corriente eléctrica se establece a lo largo de un cable se están moviendo partículascargadas. Sin embargo, no siempre ocurre que estas partículas se aceleren; por ejemplo, si la corriente es de valor constante como la corriente directa que se establece cuando la fuente es una batería conectada a un foco de una linterna, entonces las partículas que dan lugar a la corriente eléctrica se mueven con velocidad constante y por tanto no se están acelerando. Una partícula experimenta unaaceleración cuando su velocidad cambia al transcurrir el tiempo. En consecuencia, solamente en una corriente eléctrica que varía al transcurrir el tiempo, las partículas se aceleran. Esto sucede, por ejemplo, con la corriente alterna.
Supóngase que una varilla metálica se conecta a una fuente de corriente alterna. Los electrones que circulan por la varilla llegarán a su extremo y se regresarán; porconsiguiente, su velocidad cambia y hace que se aceleren, y en consecuencia emiten ondas electromagnéticas. Esta onda así emitida tendrá la misma frecuencia de los electrones que oscilan en la varilla.
El elemento que produce las ondas se llama antena emisora. En el caso anterior la antena es la varilla.
Además de varillas las antenas pueden tener otras configuraciones. Las características quetengan las ondas emitidas dependerán de la forma geométrica y de la longitud de la antena. Así, en el caso de una varilla, las ondas emitidas tienen la misma frecuencia que la corriente que las induce. A esta frecuencia f le corresponde un longitud de ondal dada por(u/ f), siendo v la velocidad de la luz ( ecuación antes mencionada). Por otro lado, la potencia de la onda emitida depende tanto de lalongitud de onda l como de la longitud Lde la varilla. La potencia que emite adquiere un valor máximo cuando la longitud de la varilla es igual a la mitad de la longitud de onda. En consecuencia, conviene construir la antena con esta longitud. Este hecho es una manifestación del fenómeno de resonancia.
La antena no emite la misma potencia en todas las direcciones; a lo largo de la antena (Figura32) no hay emisión. En una dirección perpendicular a la varilla se alcanza la potencia máxima; de hecho, alrededor de la dirección perpendicular se forma un cono dentro del cual la emisión es apreciable; en direcciones fuera del cono prácticamente no hay radiación. A este tipo de antenas se les llama direccionales.

Figura 32. Una antena de varilla emite ondas electromagnéticas direccionalmente;la máxima potencia se envía en dirección perpendicular a la varilla. 
Supongamos que, por ejemplo, se quiere emitir (o recibir) una onda de televisión que corresponde al canal 2. Ésta tiene una frecuencia de 57 MHz y le corresponde, según la ecuación mencionada arriba, una longitud de onda de 5.26 m. Por tanto, la antena tiene que tener una longitud de 5.26 m/2 = 2.63 m para obtener una potenciamáxima de emisión.
La anchura del cono es una medida del ancho del haz que se emite. Mientras más pequeño sea el haz, más direccional será la emisión de la antena. El ancho del haz depende de la frecuencia de la onda: mientras menor sea ésta, menor será el ancho del haz.
Cuando a una varilla le llega una onda electromagnética, ésta induce en la varilla una corriente eléctrica que tiene la misma...