Campos

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ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

10.1. LA SÍNTESIS ELECTROMAGNÉTICA
1. Realiza un cuadro comparativo con las principales características del campo eléctrico y del campo magnético. Las principales analogías y diferencias entre los campos eléctrico y magnético son las que se resumen en la siguiente tabla: Característica Dependencia de Campo central Una carga en reposo crea Una carga en movimientocrea Conservativo Sentido de la interacción Líneas de campo Existencia de monopolos ¿Qué sustancias pueden crear campo en reposo? Dependencia del medio 1 r2 Campo eléctrico Sí Sí Sí Sí Sí Atractiva o repulsiva Abiertas Sí Todas Sí; depende de K Campo magnético Sí No No Sí No Atractiva o repulsiva Cerradas No Solo algunas Sí; depende de µ

2. Razona cuáles fueron los principales descubrimientosque llevaron a Maxwell a buscar una teoría que unificase los campos eléctrico y magnético. James Clark Maxwell analizó detenidamente los resultados obtenidos por Oersted, quien descubrió que las cargas eléctricas en movimiento producen un campo magnético, los trabajos realizados por Ampère destinados a dar una formulación matemática a este hecho, y la ley deducida por Faraday relativa a laaparición de corrientes eléctricas inducidas en circuitos sometidos a campos magnéticos variables, e intuyó que los campos eléctrico y magnético estaban íntimamente relacionados, de modo que la existencia, en una región del espacio, de uno de estos campos que varíe con el tiempo implicaría la existencia del otro, también variable en el tiempo. Maxwell realizó una bella formulación matemática para describireste hecho de la que se deduce la existencia de las ondas electromagnéticas, detectadas experimentalmente por primera vez por Hertz, ocho años después de la muerte de Maxwell.
Unidad 10. Ondas electromagnéticas 1

10.2. DESCARGA OSCILANTE DE UN CONDENSADOR
1. Calcula la frecuencia de oscilación que se puede obtener conectando un condensador con una carga de 6 10 − 10 C y 1 mm de separaciónentre sus placas, entre las que se crea una d.d.p. de 12 V, a un solenoide de 7,5 cm de longitud y 0,3 cm2 de sección formado por 100 espiras. La frecuencia de oscilación se calcula de acuerdo con la siguiente expresión: f= La capacidad del condensador es: C= 6 · 10−10 q = = 5 · 10−11 F 12 V2 − V1 4 · π · 10−7 · 1002 · 0,3 · 10−4 = 5,03 · 10−6 H 7,5 · 10−2 1 2·π· L·C

Y el coeficiente deautoinducción del solenoide: L= Por tanto: f= 1 2·π· L·C = 1 2·π· 5,03 · 10 · 5 · 10
−6 −11

µ0 · N 2 · S l

=

107 Hz = 10 MHz

2. Sabiendo que la intensidad máxima que recorre el circuito de la actividad anterior es 2,4 A, obtén las expresiones matemáticas correspondientes a los campos eléctrico y magnético que se crean, en función del tiempo, en el condensador y en la bobina, respectivamente.La expresión general de los campos eléctrico y magnético que se forman es: E = E0 · sen (ω · t) B = B0 · sen (ω · t − ϕ) donde: E0 = B0 = V2 − V1 d µ0 · N · I l = 12 = 12 000 V/m 1 · 10−3 = 4 · π · 10−7 · 100 · 2,4 = 4,02 · 10−3 T 7,5 · 10−2

π ϕ= 2 ω = 2 · π · f = 2 · π · 107 = 6,28 · 107 rad · s−1 Por tanto: E = 12 · 103 · sen (6,28 · 107 · t) B = 4,02 · 10−3 · sen 6,28 · 107 · t + π 2
2Unidad 10. Ondas electromagnéticas

10.3. CAMPO ELECTROMAGNÉTICO Y DESCARGA OSCILANTE
1. Busca información acerca de las propiedades de las ondas electromagnéticas y comenta las semejanzas y las diferencias que encuentres entre estas y las ondas mecánicas. En la siguiente tabla se muestra un resumen de las propiedades de ambos tipos de ondas, en el que se puede apreciar las semejanzas y lasdiferencias existentes entre ellas: Ondas electromagnéticas Son ondas transversales. Ondas mecánicas Pueden ser ondas longitudinales y ondas transversales. No se propagan en el vacío; tan solo a través de medios materiales. Se producen por la variación de una magnitud característica del medio. En un mismo medio, su velocidad de propagación depende del tipo de onda. Transportan energía, no materia....