ONDAS ELECTROMA INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El propósito de este informe es difundir uno de los fenómenos más interesantes de la física, que en sí lo constituyen las ondas electromagnéticas (OEM); considerando que este es uno de los fenómenos más trascendentales para el ser humano, pues sus aplicaciones se encuentra en casi todas las actividades de nuestra vida.

Las OEM tienen una trascendencia muy grande en la humanidad, pues su conocimiento nos ha permitido, hasta el momento, utilizar una gran cantidad de sus aplicaciones, que sin su conocimiento y dominio no hubiéramos alcanzado el grado de desarrollo que hemos logrado. Sus aplicaciones en la medicina, en la industria, en la defensa, en la investigación y en el entretenimiento, son tan amplios que ahora no podríamos prescindir de este recurso.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS (OEM)

¿QUÉ SON LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS?

La luz, el microondas, Rayos X y las retransmisiones de televisión y de radio son todos ejemplos de tipos de ondas electromagnéticas.

• La inducción electromagnética, es el fenómeno que origina la producción de una corriente eléctrica en un conductor expuesto a un campo magnético variable, o bien en un conductor que se mueve dentro de un campo magnético estático. Es así, que cuando el conductor se mueve dentro del campo magnético, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).

Una aplicación de la inducción electromagnética se observa en las antenas de recepción, en éstas constantemente se están induciendo corrientes producidas por el campo electromagnético irradiados por las emisoras de radio o de televisión, gracias a este fenómeno es que podemos captar la información que se trasmite desde estas emisoras.

• Si por un conductor circula una corriente variable, ésta genera un campo electromagnético alrededor del conductor y que se desplaza a través del espacio. Este campo tiene dos componentes perpendiculares, uno eléctrico y el otro magnético. Las ondas generadas se propagan (viajan) por el aire e incluso por el vacío a la misma velocidad de la luz 300,000 Km/Seg. Una aplicación práctica de este fenómeno se da en las antenas de las emisoras sean de radio o televisión; si en estas antenas se hace circular una corriente oscilante de muy alta frecuencia ésta generará las OEM que viajarán por el espacio; si en su recorrido encuentran un conductor, que actúa como antena receptora, en ésta se induce una tensión, tensión que es amplificada y procesada para poder recoger la información que se ha incrustado en esta OEM. Lo que acabamos de describir nos está indicando que a las OEM las podemos usar para transportar información a grandes distancias; esta información puede ser las señales de sonido (la radio), de video (la televisión) o señales de control a distancia (aplicada en los sistemas de defensa tanto terrestre como espacial)

PARÁMETROS QUE SE ASEMEJAN CON LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Cuando se trata de estudiar o analizar el comportamiento de las OEM, siempre nos referiremos a ciertas variables, tales como, frecuencia, longitud de onda, periodo, energía, velocidad. Por este motivo vamos a tratar de describirlas para que cuando las usemos no nos representen algo extraño.

Son las siguientes:[pic 1]

• Periodo (T): Es el tiempo comprendido entre dos valores máximos (entre dos crestas), su unidad es el segundo.
• Ciclo: Es el recorrido que hace una partícula durante un periodo.
• Frecuencia (f): es el número de ciclos que se genera durante una unidad de tiempo (seg), su unidad es el Hert, también podemos decir que la frecuencia es f = 1/T la inversa del periodo de dicha onda.
• Longitud de Onda (λ): Es el espacio recorrido durante un ciclo o en un periodo, se expresa en metros. En una onda sinusoidal de frecuencia f y periodo T, la longitud de onda viene dada por la expresión:

[pic 2]

Donde υ es la velocidad de propagación de la onda. En el caso de ondas electromagnéticas propagándose en el vacío, la velocidad de propagación es igual a la velocidad de la luz.

• Amplitud: Es el valor máximo que toma en el sentido positivo o negativo de la onda.
• Velocidad: Nos referimos a la velocidad con que se desplazan las ondas, ésta depende del medio por el que se propague (por donde viaja). si la onda viaja por el vació su velocidad es igual a la de la luz 300.000 Km/segundo. Si se propaga por el aire cambia, pero es prácticamente igual a la del vacío.
• Energía: Una de las características importantes de una onda electromagnética es que puede transportar energía de un punto a otro. En 1900, Max Planck afirmó que la radiación era denomina emitida en forma de cuantos, paquetes de energía de frecuencia determinada, a los que Einstein llamó fotones, y la energía de un cuanto (fotón) está dada por:

[pic 3]

Donde h es la constante de Planck, de valor  J.s y  la frecuencia de la radiación. En esta observamos que la energía que puede transportan una OEM depende de la frecuencia que tiene la onda. Como veremos posteriormente, esta propiedad tiene una importancia bastante grande y es la que nos va a permitir explicar muchas aplicaciones dentro del campo industrial, en la medicina, e inclusive dentro de las aplicaciones en el hogar.[pic 4][pic 5]

[pic 6][pic 7]

ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

El espectro de las OEM no es otra cosa que la representación gráfica del conjunto de todas las frecuencias que se pueden generar o que existen en el universo. En la Figura se muestra el espectro de frecuencia de las OEM desde  ciclos por segundo (hertz) hasta  Hz. Las OEM pueden ser de origen natural o pueden ser generadas por el hombre.[pic 8][pic 9]

Las OEM de origen natural lo constituyen las ondas luminosas, las ondas ultravioletas y superiores generadas por las estrellas (el sol), las generadas por el calor que irradian todos los mamíferos.

El hombre genera OEM mediante dispositivos electrónicos para usarlas en beneficio de la humanidad, en las: comunicaciones, la medicina, la industria, la defensa, el control a distancia, en el hogar.

En la Figura se muestra el espectro de las OEM, esto es, el rango de las frecuencias que pueden producirse o generarse. En este espectro las ondas empiezan dentro de las decenas de Hertz y se van a frecuencias superiores a  Hz. Lo importante es saber que dentro de este rango, las ondas tienen diferentes manifestaciones y tienen diferentes aplicaciones.[pic 10]

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