Download ondas electromagnéticas.

Universidad Nacional De Colombia.
Facultad De Ingeniería.
Norida Joya.
Nataly Cubides .
Andrés Barrera.
Ricardo Bernal.
En 1865 James Clerk Maxwell unifica las teorías de la
electricidad y del magnetismo en cuatro ecuaciones que
representan la síntesis electromagnética.
1)
2)
3)
4)
El flujo de campo eléctrico a través de una superficie cerrada
es proporcional a la carga encerrada en dicha superficie.
El flujo de campo magnético a través de una superficie
cerrada es nulo.
Campos magnéticos variables producen campos eléctricos.
Campos eléctricos variables producen campos magnéticos.
Por combinación de las leyes anteriores, Maxwell obtuvo que el
campo eléctrico y el campo magnético se propagan con
movimiento ondulatorio, dando lugar a las ondas
electromagnéticas, que son ondas transversales formadas por
campos eléctricos y magnéticos variables que vibran en planos
perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de
propagación, que se mueven a la velocidad de la luz.
Velocidad de propagación en el vacío : v 
1
 0 0
 3.108 m s
λ = Longitud de onda.
Campo magnético
H
Campo eléctrico
E
Campo eléctrico.
f = Frecuencia.
Distancia.
Campo magnético.
Frecuencia (f): Número de oscilaciones completas por
unidad de tiempo de los campos eléctrico y magnético. Se mide en
Hercios (Hz). 1 Hz = 1 s-1 . La frecuencia es una característica de
la O.E.M. independiente del medio en que se propague.
•
Longitud de Onda (λ): Distancia entre dos puntos
consecutivos que tienen la misma fase. La longitud de onda (para
una frecuencia dada) depende de las características del medio en
que se propaga la onda.
•
Velocidad De Propagación (c):
c=λ*f
c = 300000 km/s en el vacío
•
Frecuencia Angular (ω): Número de oscilaciones de los
campos eléctrico y magnético en el tiempo necesario para que la
fase cambie en 2.
•
Numero de Onda (k): Número de ondas contenido en una
distancia en que la fase cambia en 2.
•
Vector De Propagación: Dirección y sentido vectorial en
que viaja la O.E.M.
•
Vector de Poyting: Dirección y sentido vectorial del flujo de
energía asociado a la transmisión de energía electromagnética.
•
log f
f (Hz)
24
22
Espectro electromagnético es el conjunto
diferenciado de las distintas radiaciones
EM, agrupadas según su frecuencia o según
su longitud de onda.
3·10 GHz
Energía = h·f
20
18
16
6
Constante de Planck h = 6.62·10-34 J·s
14
E
N
E
R
G
Í
A
0.1 m
12
10
8
6
4
2
0
5
RI

Ionizantes
(RI)
X
0.1 m
log f
17
f (Hz)
16
Duros
UV extremo
0.1 m
15
Blandos
UV C
UV B
UV A
Visible
15
IR B
14
IR
EHF
No ionizantes
(RNI)
MW SHF
13
UHF
VHF
HF
RF
MF
12
LF
VLF
ELF
RNI
11
IR C
0.400 m
0.760 m
Radiaciones no ionizantes: No tienen energía suficiente
para producir efectos apreciables de ionización en los materiales.
Bandas espectrales adoptadas por la Comisión Internacional de
Iluminación (Commission International de l'Eclairage, CIE)
para UV, visible e IR.
3 m
•
0.3 m
(300 nm)
UV C
100
280
UV B
(3000 nm)
Radiación solar (onda corta)
UV A
315
Visible IR A
400
760
Onda larga
IR B
1400
IR C
3000
106
 (nm)
3·106
f (GHz)
7.5·105
105
300
Un cuerpo negro es aquel que emite la máxima cantidad de
radiación a cada longitud de onda y en todas direcciones (a una
temperatura dada). También absorbe toda la radiación incidente
en todas las direcciones para cada longitud de onda.
La potencia emisiva espectral (o monocromática) eb de un cuerpo
negro es la energía emitida por unidad de tiempo y unidad de área
en cada longitud de onda (o frecuencia). Es una función de la
temperatura.
C1
e

Ecuación de Planck b 5  eC2 / T  1

C1  3.7427 108 W  m -2 m 4

(W·m-2 ·m-1)
C2  1.4388 104 m  K
A medida que la temperatura 10
de un cuerpo negro se eb
10
incrementa se observa que:
8
La potencia emisiva se
incrementa para cada longitud de
onda.
•
La cantidad relativa de
energía emitida a longitudes de
onda cortas se incrementa.
•
La posición del máximo de
potencia emisiva se desplaza hacia
longitudes de onda más cortas.
•
6
10
-2
-1
Potencia emisiva espectral (Wm m )
7
5
10
4
10
3
10
5777 K
2500 K
1000 K
2
10
300 K
1
10
0
10
0
5
10
 (m)
15
20