ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS
CONCEPTOS BÁSICOS
Onda:Conjunto de partículas que,
en la propagación del movimiento vibratorio dentro de un medio o cuerpo
elástico, se encuentran en fases distintas intermedias entre dos fases iguales.
Ondas longitudinales: Un
movimiento ondulatorio se denomina onda longitudinal cuando las partículas del
medio sometidas a la oscilación vibran en la misma dirección en la que se
propaga la onda. Esta forma de movimiento ondulatorio es característica de
la propagación de las ondas de sonido en el aire, en los líquidos no viscosos y
en los gases en general, por lo que también reciben el nombre de ondas sonoras.
Ondas transversales:En el tipo de
movimiento ondulatorio denominado onda transversal, las partículas del medio
vibran en dirección perpendicular a la de propagación de la onda. Un ejemplo de
onda transversal es el movimiento que se produce al lanzar una piedra sobre el
agua de un estanque
en reposo.
Ondas gravitacionales: las ondas
gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del
espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío,
técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio sino que en
sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.
Ondas unidimensionales: las ondas
unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección
del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se
propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.
Ondas bidimensionales o
superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones. Pueden propagarse,
en cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan
también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen en la
superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre él.
Ondas tridimensionales o
esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas
tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de
ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación
expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una onda tridimensional. Son
ondas tridimensionales las ondas sonoras (mecánicas) y las ondas
electromagnéticas.
Ondas periódicas: la perturbación
local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda
senoidal.
Ondas no periódicas: la
perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita,
las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas
aisladas se denominan también pulsos.
Campo: El campo se define como
una función que representa la distribución espacial de una magnitud física.
Electrostática: es el
estudio de los efectos de las cargas eléctricas en reposo y de los campos
eléctricos que no cambian con el tiempo.
Intensidad de campo eléctrico: se
define como la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga de prueba
estacionaria muy pequeña al colocarse en una región donde un campo eléctrico.
Es decir,
Flujo de un campo:El flujo de un
Campo Vectorial A se define como la cantidad de Lineas de Fuerza a atraviesa la
superficie y es una cantidad escalar. Para cuantificarlo, se toma solamente la
componente normal de las líneas que inciden sobre la superficie, ya que la
componente tangencial de las mismas, no atraviesa la superficie, por lo que no
contribuye al flujo.
Campo Eléctrico:El Campo
Eléctrico es una función que asocia a cada punto del espacio una magnitud
vectorial igual a la fuerza Electrostática que experimentaría una carga puntual
unitaria (Q=1 Coulomb) localizada en el punto.
Polarización: Fenómeno
producido en ondas electromagnéticas, por el cual el campo eléctrico oscila
solo en un plano denominado plano de polarización. Este plano puede definirse
por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la
onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del
campo eléctrico.
Polarización Lineal: Se dice
que la onda es linealmente polarizada cuando la componente x y la componente-y
del vector del campo eléctrico se encuentra en fase, conservando constante su
dirección y cambiando únicamente su magnitud y sentido.
Polarización Circular: Es
cuando se encuentra desfasada por 90°, y cuando la amplitud de ambas es
exactamente la misma.
Polarización Elíptica: Cuando
la amplitud de las componentes sea la misma, que es cuando se manifiesta la
polarización lineal y polarización circular. Es por esto que a la polarización
lineal y polarización circular se les considera casos especiales de
polarización elíptica, a pesar de que esto no manifiesten estrictamente un
movimiento elíptico.
Flujo magnético Φ :El campo
magnético se representa a través de las líneas de fuerza. La cantidad de estas
líneas se le denomina flujo magnético. Se representa por la letra griega Φ; sus
unidades son weber (Wb), en el SI y maxwell, en el CGS 1 Wb = 108 Mx.
Fuerza magneto motriz
(FMM): Se puede decir que es la capacidad que posee la bobina de generar
líneas de fuerza en un circuito magnético. La fuerza magneto motriz aumenta con
la intensidad de la corriente que fluye por la bobina y con el número de
espiras de la misma.
FMM = N.I
Inducción magnética (B):La
inducción magnética se define como la cantidad de líneas de fuerza que
atraviesa la unidad de superficie. En cierta forma, nos indica lo densas que
son las líneas de fuerza, o lo concentradas que están, en una parte del campo
magnético. B= Φ / S Se representa por la letra griega B; sus unidades son: La
tesla (T), en el sistema internacional el gauss (Gs), en el sistema CGS. 1 T =
104 Gs.
Intensidad de campo magnético
(H):Nos indica lo intenso que es el campo magnético. La intensidad de campo en
una bobina depende de la fuerza magneto motriz (N. I). Ahora bien, cuanto más
larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado
una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una
fuerza magneto motriz constante, la intensidad de campo (H) es inversamente
proporcional a la longitud media( l ) de las líneas de campo, tal como se
expresa en la siguiente ecuación: N (nº espiras) I (Intensidad de corriente)
l(longitud)
Bo= µoN.I / l H =
Bo/µo= N.I / 1
Histéresis magnética El estudio
de la histéresis tiene una gran importancia en los materiales magnéticos, ya
que este fenómeno produce pérdidas en los núcleos de los electroimanes cuando
son sometidos a la acción de campos magnéticos alternos. Estas pérdidas se
transforman en calor y reducen el rendimiento de los dispositivos con circuitos
magnéticos, como transformadores, motores, generadores, etc. Por esta razón,
cuando se eligen materiales ferromagnéticos para la construcción de aparatos
que van a funcionar con corriente alterna, se procura que posean un campo
coercitivo lo más pequeño posible., para la fabricación de imanes permanentes
se eligen materiales que posean un campo coercitivo lo más grande posible. Las
pérdidas por histéresis en materiales sometidos a campos producidos por
corrientes alternas aumentan con la frecuencia (cuantos más ciclos de
histéresis se den por segundo, más calor se producirá).
Reluctancia: La reluctancia
de un material nos indica si éste deja establecer las líneas de fuerza en mayor
o menor grado. Los materiales no ferromagnéticos, como el aire, poseen una
reluctancia muy elevada. Podemos establecer una ley de Ohm para los circuitos
magnéticos el flujo que se establece en un circuito magnético es proporcional a
la fuerza magneto motriz proporcionada por la bobina e inversamente
proporcional a la reluctancia del medio por donde se establecen las líneas de
fuerza del campo magnético: Esta expresión también se conoce por ley de
Hopkinson.
B= µN.I / l Φ=B.S= (µ N.I /
l).S FMM=NI R=l / µ.S Φ=FMM / R
La reluctancia es una
característica propia de cada material magnético, y de la ley de Hopkinson se
deduce que las unidades que le corresponden son A.v /Wb.
