Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Mecnica y ElctricaUnidad Zacatenco

Ingeniera en Comunicaciones y Electrnica

Campos Y Ondas Electromagnticas

Crear y detectar onda electromagnticas

Alumno

Profesor:Zavala Romero Eduardo ngel

Creador y Detector de ondas electromagnticas.Terico.Se conoce comoonda electromagntica, por lo tanto, a la difusin de laradiacinde este tipo por medio del aire. Estas ondas no requieren de un soporte material para su expansin, lo que implica que pueden desplazarse en el vaco.La existencia de las ondas electromagnticas fue comprobada por los fsicos delsiglo XIXal analizar diversas cuestiones vinculadas a laelectricidad. Las ondas de luz, de hecho, forman parte del grupo de las ondas electromagnticas.Las radiaciones electromagnticas son las generadas por partculas elctricas y magnticas movindose a la vez (oscilando). Cada partcula genera lo que se llama un campo, por eso tambin se dice que es una mezcla de un campo elctrico con un campo magntico.

Estas radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vaco.La radiacin electromagntica es la energa que se transmite a travs del espacio en forma de ondas, ondas electromagnticas, formadas por un campo elctrico y otro magntico oscilantes y perpendiculares entre si y a su vez a la direccin de propagacin

Figura 1. Onda Electromagntica.

Heinrich Rudolf Hertz obtuvo su doctorado en 1880 y continu como pupilo de Helmholtz hasta 1883, ao en el que es nombrado profesor de fsica terica en la universidad de Kiel. En 1885 se hizo profesor en la universidad de Karlsruhe, en donde descubri las ondas electromagnticas.A partir del experimento de Michelson en 1881 (precursor del experimento de Michelson-Morley en 1887), Hertz reformul las ecuaciones de Maxwell para tomar en cuenta el nuevo descubrimiento. Prob experimentalmente que las seales elctricas pueden viajar a travs del aire libre, como haba sido predicho por James Clerk Maxwell y Michael Faraday.Las ondas de radio u ondas Hertzianas son ondas electromagnticas o impulsos de energa electromagntica capaces de viajar por el espacio vaco alejndose indefinidamente sin necesidad de ningn soporte material. Se producencuando una corriente alterna atraviesa un conductor (antena)generando un campo electromagntico alrededor de ste(a).La energa electromagntica se almacena alternativamente en el campo y en el conductor, pero si la corriente continua fluyendo llega un momento en que la energa ya no regresa al conductor sino que es radiada al espacio convirtindose en radiofrecuencia.Como una onda de radio es una vibracin, al cabo de un perodo, la onda habr recorrido una distancia llamada longitud de onda. La longitud de onda es una caracterstica esencial en el estudio de la propagacin; para una frecuencia dada depende de la velocidad de propagacin de la onda.El mbito de las frecuencias de las ondas de radio se extiende de algunas decenas de kiloherzios hasta los lmites de los infrarrojos.Formas de propagacin. En el espacio libre.Las ondas causadas por la cada de una piedra en la superficie de un estanque se propagan como crculos concntricos. La onda de radio emitida por la antena isotrpica (es decir, radiante de manera uniforme en todas las direcciones del espacio) puede ser representada por una sucesin de esferas concntricas. En lneas.El estudio de las lneas de transmisin y los fenmenos de propagacin de una seal en una lnea puede ayudar a optimizar los cables utilizados en el establecimiento de una red de transmisin o para la alimentacin de una antena.En espacio libre, cuanto ms se aleje de la antena, la intensidad del campo electromagntico irradiado es ms dbil. Para una buena recepcin, es necesario que el campo elctrico de la onda captada tenga un nivel suficiente. El valor mnimo de este nivel depende de la sensibilidad del receptor, de la ganancia de la antena y la comodidad de escucha deseada.Dipolo.Undipolo elctricoes un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre s. Undipoloes unaantenacon alimentacin central empleada paratransmitirorecibirondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las ms simples desde el punto de vista terico.

Figura 2. Dipolo Simple.La longitud de un dipolo debe ser por tanto:

Cohesor.Uncohesores un dispositivo que permite la deteccin deondas de radioy que se us en los primeros aos de latelegrafa sin hilos.Inventado por el cientfico francsdouard Branly, el cohesor consiste en un tubo cilndrico aislante, normalmente de vidrio, con sus dos bases cubiertas interiormente por sendos conductores unidos a dos electrodos externos. El tubo se llena de virutas metlicas que quedan presionadas dentro del mismo.El contacto con el aire oxida superficialmente las virutas del cohesor, lo que las asla elctricamente unas de otras. La capa de xido tiene un efecto similar al de un diodo. Cuando una corriente de radiofrecuencia y la intensidad suficiente atraviesa el cohesor, se producen pequeos arcos entre las virutas, que las sueldan, formando un camino de baja resistencia entre sus dos electrodos. Es decir, ante un pulso de radiofrecuencia, el cohesor pasa a un estado de baja resistencia, en principio permanente.

Figura 3. Cohesor.

Materiales: Encendedor elctrico. Cable conductor. 4 trozos de alambre o tornillos de 10cm. 5 centmetros de manguera o tubo de plstico. Madera o cartn para montar todo. 4 puntas caimn, 2 pilas AA. Diodo led.Procedimiento:Se cortan dos trozos de conductor elctrico y unimos dos pinzas cocodrilo en un extremo de cada uno. Desarma el chispero y une los dos conductores del mismo a los conductores que tienen las puntas.Sobre la base de madera pega los dos tornillos alineados. No deben tocarse, deja una separacin de 1 a 2 milmetros entre ellas.Para el receptor de ondas electromagnticas. Se necesita colocar limaduras de hierro dentro de la manguera e introducir por cada lado un tornillo. No deben quedar compactadas las limaduras. Pega eso sobre la otra base.Para hacer el circuito que encender el diodo led cuando detecte la onda electromagntica. Debemos unir las pilas en serie. Un extremo de las bateras estar conectado directamente al diodo led. Mientras que el otro extremo estar conectado a un extremo del cohesor. Del otro extremo del cohesor, debemos unir un cable que ir al otro terminal del diodo led.Esquema:

Esquema de funcionamiento.Cmo funciona?El experimento consta de un receptor y emisor en el cual el receptor consta de un encendedor que es el encargado de generar un pulso elctrico que recorre los tornillos. Estos y con esa configuracin, se llaman Dipolo elctrico. Cuando un dipolo como el que construimos es atravesado por el impulso elctrico, emite una onda electromagntica.Emisor de ondasLas ondasde radio o electromagnticas se pueden generar por la prdida de energa de un circuito oscilante. Es decir que si se logra hacer saltar una chispa entre dos alambres conductores llamados dipolos, se producen ondas electromagnticas u ondas de radio, en nuestro caso el dipolo se forma por dos varillas metlicas alineadas una a continuacin de la otra que no llegan a tocarse. El cohesor consiste en un tubo cilndrico aislante. Detector de ondasEl receptor consta de un cohesor y un circuito extra para encender un diodo led. Cuando se hace saltar una chispa entre los dipolos colocados cerca del cohesor, se producen ondas de radio y estas son detectadas por el cohesor. La resistencia de las limaduras en el interior del tubo de plstico es muy grande y la corriente que pasa es muy pequea. Cuando llegan las ondas electromagnticas, la resistencia de las limaduras disminuye y la corriente aumenta, es decir que pasa la corriente de las pilas y se enciende el led. Como el led se mantiene encendido hay que darle un pequeo golpe al cohesor para que est preparado de nuevo.

Clculos.Teniendo L longitud de 10cm. Podemos obtener una frecuencia aproximada:

Encendedor electrico

EMISOR

Cohesor

Limadura de hierro

RECEPTOR