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564 ECUACIONES DE MAXWELL. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS<br />
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 563 MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR que, en un determinado instante, la corriente en la antena circula hacia tierra. El extremo libre M (Fig. XXIII-9), tiene mayor potencial que N y, en consecuencia, existe en el espacio un campo idéntico al que crearían una carga positiva localizada en M y otra negativa en N. En el punto P, el campo eléctrico es el resultado de los dos campos E 1 y E 2 , que podemos imaginar creados por M y N. Conforme la intensidad de corriente va disminuyendo, por disminuir la diferencia de potencial entre M y N, el campo E disminuye. Al anularse la diferencia de potencial, el campo desaparece. Al invertirse la tensión hay en P un campo de sentido contrario al anterior (–E). Al producirse la corriente oscilante en una antena se crea en el espacio un campo eléctrico oscilatorio, del mismo período que el de la descarga. Al pasar la corriente eléctrica de M a N, se crea en el punto P un campo magnético (B) (Fig. XXIII-9), determinado por la ley de Biot y Savart, de dirección perpendicular al plano formado por la corriente y el punto y de sentido el dado por la regla del sacacorchos. También este campo se amortigua por el hecho de disminuir la intensidad de la corriente y se invierte cuando el sentido de la descarga cambia. «Al producirse la corriente oscilante en una antena se crea en el espacio un campo magnético oscilatorio, del mismo período que el de la descarga». Tanto los campos magnéticos como los eléctricos así producidos, son perpendiculares entre sí y se encuentran en fase, es decir, cada uno de ellos es cero en los mismos puntos y alcanzan su máximo en los mismos puntos; almacenando energía que se transfiere en dirección perpendicular a ambos (vector de Poynting) a puntos distantes de la fuente y a la velocidad de la luz. Las ondas electromagnéticas de radiofrecuencia fueron generadas y detectadas por primera vez por Henrich Hertz en 1887, su descubrimiento condujo a la consolidación de muchos sistemas prácticos de comunicación, incluyendo la radio, la televisión y el radar. Llegando a demostrar que: Cuando un circuito, en el que se pueden propagar corrientes oscilantes de una determinada frecuencia, se encuentra en un campo electromagnético de frecuencia idéntica a la suya, se producen en él corrientes oscilantes por fenómenos de inducción. El fenómeno no es más que un caso de resonancia. El resonador de Hertz es un circuito abierto cuyos extremos, siempre muy próximos, se pueden acercar o alejar. Colocado el resonador con respecto a una antena por la que circulan corrientes oscilantes, en la posición primera de la Fig. XXIII-10, se verifica en él, en todo instante, una variación del campo magnético que le atraviesa, produciéndose corrientes oscilantes y saltando una chispa eléctrica de un extremo a otro del circuito. Colocado en la segunda posición de la figura (perpendicular al plano del papel) el campo eléctrico oscilatorio actúa sobre los electrones del propio metal y producen en el resonador corrientes y chispas oscilantes análogas. Desde el punto de vista de la teoría de circuitos eléctricos, esto equivale a un circuito LC, donde la inducción corresponde a la espira y la capacidad a la antena. El experimento de Hertz es análogo al fenómeno mecánico en el cual un diapasón recoge las vibraciones de otro diapasón que oscila en idénticas condiciones. Hertz, en otra serie de experimentos, también demostró que la radiación generada por su dispositivo presentaba las mismas propiedades que la luz (reflexión, refracción, interferencias, difracción, polarización, ...), e incluso midió la velocidad de propagación de estas radiaciones, coincidiendo con la velocidad de propagación de la luz. Por consiguiente, llegó a la conclusión de que las ondas de radiofrecuencia diferían solamente en la frecuencia, de las ondas luminosas. XXIII – 14. Espectro de ondas electromagnéticas A las ondas electromagnéticas las caracterizamos por su frecuencia (no por su longitud de onda ya que es una función del medio en que se propagan) que tiene una gama de valores que comprende desde unos pocos Hz hasta más de 10 22 Hz. Puesto que todas las ondas electromagnéticas viajan a través del vacío con una velocidad c, y su frecuencia y longitud de onda sabemos que están relacionadas por: c = ln, podemos caracterizarlas también por su longitud de onda en el vacío. Al conjunto de frecuencias cubierto por las ondas electromagnéticas se le llama ESPECTRO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS; el que damos en el cuadro de la página siguiente. Los límites entre los diferentes tipos de ondas electromagnéticas no están claramente definidos, solapándose las frecuencias de las diferentes clases de radiación; sus distintas denominaciones se hacen atendiendo a los diversos procedimientos de obtención. Para casos como las bandas de AM y FM-TV, los intervalos de frecuencia son cuestión de definición legal y están claramente demarcados. Las ecuaciones de Maxwell no imponen ningún límite a la frecuencia de las ondas electromagnéticas. El espectro que experimentalmente se ha encontrado es, desde las ondas de frecuencia aproximadamente igual a 10 –2 HZ, a la que corresponde una longitud de onda de aproximadamente 5 000 radios terrestres, que han sido detectadas en la superficie de la Tierra, hasta valores mayores de 10 23 Hz y menores de 3 × 10 –15 m para sus longitudes de onda, observados en la aniquilación de un protón y un antiprotón. Fig. XXIII-9.– Explicación elemental de la formación del campo electromagnético. Fig. XXIII-10.– El resonador de Hertz.
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