ciencias físicas 4. capítulo 6 ondas electromagnéticas
TRANSCRIPT
Ciencias Físicas 4
Capítulo 6
Ondas electromagnéticas
Los campos eléctricos variables producen campos magnéticos; ecuaciones de Maxwell
Solo una parte de esto es nuevo –que un campo eléctrico variable produce un campo magnético.
La ley de Ampère relaciona el campo magnético alrededor de una corriente con la corriente a través de una superficie.
Producción de ondas electromagnéticas
Ya que un campo eléctrico variable produce un campo magnético, y que un campo magnético variable produce un campo eléctrico, una vez que se crean los campos sinusoidales se pueden propagar por sí mismos.
Estos campos en propagación se llaman ondas electromagnéticas.
Producción de ondas electromagnéticas
Los cambios oscilantes producirán ondas electromagnéticas:
Producción de ondas electromagnéticas
Lejos de la fuente, las ondas son planas:
Producción de ondas electromagnéticasLas ondas eléctricas y magnéticas son perpendiculares entre sí, y en relación a la dirección de propagación.
Producción de ondas electromagnéticas
Cuando Maxwell calculó la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas, encontró que:
Esta es la velocidad de la luz en el vacío.
La luz como una onda electromagnética y el espectro electromagnético
Se sabe que la luz es una onda; después de producir ondas electromagnéticas de otras frecuencias, se supo que también eran ondas electromagnéticas.
La frecuencia de una onda electromagnética está relacionada con su longitud de onda:
La luz como una onda electromagnética y el espectro electromagnético
Las ondas electromagnéticas pueden tener cualquier longitud de onda; hemos dado diferentes nombres a las diferentes partes del espectro de longitud de onda.
Medición de la rapidez de la luz
Se sabía que la velocidad de la luz era muy alta, aunque estudios cuidadosos de las órbitas de las lunas de Júpiter mostraban que era finita.
Una medición importante, por Michelson, usó un espejo rotatorio:
Medición de la rapidez de la luz
Al pasar los años, las mediciones se habían hecho cada vez más precisas; actualmente la velocidad de la luz está definida en:
Esto se usa actualmente para definir el metro.
Energía en ondas EM
La energía se almacena en campos eléctricos y magnéticos, lo que da el total de la densidad de energía de una onda electromagnética:
Cada campo contribuye con la mitad de la densidad de energía total.
Energía en ondas EM
Esta energía es transportada por la onda.
Energía en ondas EM
La energía transportada a través de una unidad de área por una unidad de tiempo es denominada intensidad:
Su valor promedio se da por:
Radio y televisión; comunicación inalámbrica
Este gráfico ilustra el proceso por el cual una estación de radio transmite información. La señal de audio se combina con una onda portadora:
Radio y televisión; comunicación inalámbrica
La mezcla de señales y portadores se puede realizar de dos maneras. Primero, al usar la señal para modificar la amplitud del portador (AM):
Radio y televisión; comunicación inalámbrica
En segundo lugar, al usar la señal para modificar la frecuencia del portador (FM):
Radio y televisión; comunicación inalámbrica
Por el lado del receptor, se recibe la onda, se demodula, amplifica y envía a un parlante:
Radio y televisión; comunicación inalámbrica
La antena receptora se baña con las ondas de muchas frecuencias; se usa un sintonizador para seleccionar la onda deseada: