Electromagnetismo

EJERCICIOS DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Primera hoja de ejercicios: El objetivo es trabajar con el concepto de vector de Poynting.
En todos los casos tratamos o.e.m. planas en el vacío.
1º.-Deducir la dirección y sentido de propagación de una o.e.m. Observa los cambios al variar los sentidos de los campos eléctrico y magnético.
2º.- Análisis dimensional de:
a) Intensidad de la onda(R.: M·T-3)
b) Valor promedio del módulo del vector de Poynting (R.: M·T-3)
c) Energía / unidad de volumen (R.: M·L-1·T-2)
d) Cantidad de movimiento / unidad de volumen (R.:M·L-2·T-1)
e) Presión de radiación (R.: M·L-1·T-2)
f) Velocidad
3º.- ¿Cómo se pueden deducir los apartados 2 c) al 2 e) a partir del 2 b)?
4º.- La o.e.m. presenta una dependencia con el espacio ytiempo.
a) Escribe las ecuaciones armónicas de ondas de campo eléctrico y excitación magnética
Considera función seno con fase (kx-t) para ambos. Asigna amplitud , dirección y sentido en elsistema referencial cartesiano.
b) Calcula el vector de Poynting de esos campos. Fíjate que debe llevar una dirección y sentido, además de amplitud y función seno al cuadrado.
c) El valor promedio dela función resultante en 4 b) es
d) En la ecuación , sustituir el campo magnético en función de la excitación magnética y se deduce que
e) En los campos alternos con función armónica (p.e.campo eléctrico) no podemos elegir el valor promedio como representante de todos los valores instantáneos (resultaría cero). Se utiliza el valor eficaz, que es el valor medio de los cuadrados de losinstantáneos. Elntonces, valor eficaz es . A partir de esta relación y de la ecuación 4 d) se obtiene
5º.- Un sistema de cargas oscilantes irradia 200 W de energía e.m. en todas direccionespor igual. Calcular a una distancia de 3 m.:
a) El módulo de las amplitudes del campo eléctrico y magnético. (R.: 36,51 V/m; 12,17·10-8 T)
b) La densidad de energía. (R.: 0,59·10-8 J·m-3)...