Estrategias para resolver problemas de Ondas Electromagnéticas


jrodriguez@cervera.uned.es

Una onda cualquiera, que se propaga por un medio elástico, en el sentido positivo del eje de las x se puede describir por ψ (x,t)=ψ0sin (ωt-kx)
k=2π/λ (número de ondas)
ω =2πν (frecuencia angular o pulsación)
v=λν (velocidad de propagación)
(Si la onda se propagase en el sentido negativo del eje de las x la ecuación sería ψ (x,t)=ψ0sin (ωt-kx) )
forma onda
Las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz (c): velocidad luz
En realidad una onda electromagnética consta de un campo eléctrico (E) y uno magnético (B) en fase y perpendiculares entre si y a la dirección de propagación.
propagación campos
En el caso de la figura: ecuaciones
La dirección de propagación de la onda electromagnética la da el vector de Poynting: vecotr Poynting, vector que siempre será perpendicular a E y a B.
En el caso de la figura: direccion de los vectores
La intensidad o cantidad de energía de una onda electromagnética transmite por unidad de área y unidad de tiempo es: energía transmitida

Ejemplo OE1
¿Cuáles son las ecuaciones de los campos eléctrico y magnético de una onda plana que viaja en el sentido negativo del eje de las z y que está polarizada en la dirección de y, si su frecuencia es ν y la amplitud del campo eléctrico es E0?
Como viaja en el sentido negativo del eje de las z y está polarizada en la dirección de y:solución OE1, para encontrar la dirección y sentido de B se hace servir la relación: vector Poynting, obteniéndose:
dibujo OE1
solución OE1
Ejemplo OE2
El campo electromagnético de una onda que se propaga por el aire es:
ejemplo Oe2
Encontrar:
a) el sentido de propagación de la onda
b) la longitud de onda
c) la expresión del campo eléctrico
d) la energía por unidad de tiempo y de área que transporta
e) la energía transportada a través de una superficie de 3 m2 durante 2 h
a) se propaga hacia la parte negativa del eje x
b)solución OE2
c) usando la definición del vector de Poynting:
dibujo OE2
solución OE2

Ejemplo OE3
El campo magnético de una onda electromagnética viene dado por:
ejemplo OE3, determinar la expresión vectorial del campo eléctrico.
solución OE3dibujo OE3

Ejemplo OE4
El campo magnético de una onda electromagnética viene dado por:
enunciado OE4,¿cómo colocaríamos una espira circular de alambre para usarla como antena detectora en este campo?, ¿qué voltaje se puede inducir en la espira de radio r situada a una distancia d del emisor?.
Se debe colocar la espira con su plano perpendicular a B
dibujo Oe4
solución OE4


última modificación 25/12/2003
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