DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA DE ONDAS PRÁCTICA No. 2

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA DE ONDAS PRÁCTICA No. 2:

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

[pic 4]

LABORATORIO DE FÍSICA DE ONDAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA PRÁCTICA No. 2

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

CUESTIONARIO PREVIO.

1.- ¿Qué es una onda electromagnética?

2.- Mencione las características principales de una onda electromagnética. 3.- Explique el fenómeno de inducción electromagnética.

4.- Defina el concepto de potencia electromagnética (vector poynting) y escriba su expresión matemática.

5.- Defina el concepto de irradiancia o intensidad de una onda electromagnética y escriba su expresión matemática.

6.- Defina y muestre la gráfica del espectro electromagnético indicando longitud de onda y frecuencia.

7.- Indique el rango de frecuencia y longitud de onda de la luz visible.

OBJETIVOS.

1. Observar la inducción de ondas electromagnéticas por medio del osciloscopio.
2. Realizar mediciones de irradiancia o intensidad luminosa (para el caso de la luz visible).

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

James Clerk Maxwell (1831-1879) resumió brillantemente las propiedades conocidas de los fenómenos eléctricos y magnéticos en cuatro ecuaciones, éstas predicen la existencia de las ondas electromagnéticas que se desplazan en el espacio vacío con rapidez definida igual a la rapidez de la luz.

Las ecuaciones muestran que los campos eléctricos y magnéticos que varían con el tiempo están interrelacionados. Estas ecuaciones son:

1.-.- Ley de Gauss.- El flujo eléctrico total a través de cualquier superficie cerrada es  igual a la carga neta dentro de esa superficie divida entre εo.

2.- Ley de Gauss para el campo magnético.- El flujo magnético total a través de una superficie cerrada es cero, es decir, el número de líneas de campo magnético que entran en un volumen cerrado debe ser igual al número de líneas que salen.

3.- Ley de Faraday.- La integral de línea del campo eléctrico alrededor de cualquier trayectoria cerrada es igual a la razón de variación del flujo magnético a través de cualquier área superficial limitada por esa trayectoria, es decir, describe la forma en que puede inducirse un campo eléctrico mediante un flujo magnético variable.

4.- Ley de Ampere- Maxwell.- La integral de línea del campo magnético alrededor de cualquier trayectoria cerrada se determina mediante la suma de la corriente de conducción total a través de la trayectoria y la razón de variación de flujo eléctrico a través de cualquier superficie limitada por esa trayectoria, es decir describe como un campo magnético puede ser producido mediante un flujo eléctrico variable, y una corriente de conducción.

En la siguiente tabla se muestran las ecuaciones de Maxwell:[pic 5]

donde:[pic 6][pic 7]

Tabla 2.1.- Ecuaciones de Maxwell

  = Flujo eléctrico;        ⃗ = Campo eléctrico;        = Elemento de superficie;

  = Flujo magnético;        = Permitividad del medio        = Carga;

 ⃗     = Campo magnético;        = Elemento de superficie        ⃗          = Elemento de línea

μo.- cte. de permeabilidad

Maxwell demostró que las ondas electromagnéticas tenían una velocidad en el vacío  igual a:

donde:

c.- velocidad en el vacío

√    [pic 8]

(1)

μo.- cte. de permeabilidad = 4π x 10-7 (        )  [pic 9]

εo.- permitividad del medio =8.85418 x 10 –12 ([pic 10]

)   

Sustituyendo los valores en la ecuación (1):        c= 2.99792 x 108 (m/s)

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