Ondas Electromagneticas

Onda electromagnética (O.E.M.)

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.

A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de unmedio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado.

Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad constante muy alta, pero no infinita de 300.000 km por segundo.

A esta velocidad podemos:

- darle la vuelta entera a la Tierra en 20 milisegundos

- viajar a la Luna en 1,3 segundos

- llegar al Sol en 8 minutos 19 segundos

- llegar a la estrella más cercana en 4,2 años

Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.

Años luz: En un año la luz recorre 9,46 millones de millones de kilómetros:

9.460.000.000.000 Km = 9,46 x 1012 Km.

A esta distancia se le llama el año-luz y es muy útil para expresar las distancias entre cuerpos estelares. Para viajar a la estrella más cercana (Alfa Centauro), la luz se demora 4,2 años, se dice entonces que Alfa Centauro se encuentra a una distancia de 4,2 años-luz.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

Origen y formación

Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas

El campo eléctrico originado por la carga acelerada depende de la distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del ángulo que forma la dirección de aceleración de la carga y a la dirección al punto en que medimos el campo.

En la teoría ondulatoria, desarrollada por Huygens, una onda electromagnética, consiste en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday). De esta forma, la onda se auto propaga indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y eléctricos generándose continuamente. Estas O.E.M. son sinusoidales (Curva que representa gráficamente la función trigonométrica seno), con los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de propagación .

Características de la radiación E.M.

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo.

Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio (en el vacio) creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.

Leyes de Maxwell

Ley de Gauss y nos dice que el flujo a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada.

Ley de Gauss para el magnetismo, implica que en la naturaleza NO existen campos magnéticos de un polo (monopolos) , solo existen campos magnéticos de dos polos(dipolos), ya que en una superficie cerrada el número de líneas de campo que entran equivale al número de líneas que salen.

Ley de Faraday. Esta ley relaciona el flujo del campo magnético con el campo eléctrico, establece que el rotacional del campo eléctrico inducido por un campo magnético variable es igual a menos la derivada parcial del campo magnético con respecto al tiempo. La integral de circulación del campo eléctrico es la variación del flujo magnético.

Ley de Ampère, generalizada por Maxwell. Establece la relación entre los campos eléctrico y magnético, con corrientes eléctricas. Establece finalmente la forma en la que un campo eléctrico variable puede generar un campo magnético y como consecuencia, una corriente eléctrica en un circuito. Expresa cómo las líneas de un campo magnético rodean una superficie por la que, circula una corriente o hay una variación del flujo eléctrico. La integral de circulación del campo eléctrico es proporcional a la corriente y a la variación del flujo eléctrico.

Maxwell demostró que sus ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores y cuya velocidad en el vacío debía ser:

Lo que da un valor de 299.792.458 m/s.

Fenómenos asociados a la R.E.M.

Interacción entre radiación electromagnética y conductores:

Cuando un alambre o cualquier objeto conductor, tal como una antena, conduce corriente alterna, la radiación electromagnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente.

De forma similar, cuando una radiación electromagnética incide en un conductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen, generándose de esta forma una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas, que pueden actuar como emisores o receptores de radiación electromagnética.

Penetración de la R.E.M.

En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no atravesar medios conductores. Esta es la razón por la cual las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal. Sin embargo, como la energía no se crea

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