Introducción a la teoría electromagnética

2. Teoría
Electromagnética de
Maxwell
Maxwell creía que todo el espacio
estaba lleno de una sustancia
electromagnética invisible, una
especie de éter, por el que se
expandían las fuerzas. Lo imaginaba
como las celdillas de un panal de
abejas, y por su interior discurría la
energía. Introdujo la idea de
campos de energía. La causa de
todo magnetismo era un
movimiento de carga eléctrica.

3. Teoría Electromagnética de Maxwell
Maxwell se dio cuenta de
que un campo eléctrico no
solo puede ser producido
por una carga eléctrica,
sino también por un campo
magnético variable.
Pensando inversamente,
los campos magnéticos
podían ser producidos por
campos eléctricos variables
y no solo por corrientes
eléctricas.

4. Predicciones de Maxwell
• La existencia de ondas
electromagnéticas que
se propagan a la
velocidad de la luz.
• Las ondas
electromagnéticas son
emitidas por cargas
eléctricas aceleradas.

5. Espectro Electromagnético
Conjunto de ondas electromagnéticas que se
encuentran ordenados de acuerdo a su longitud de
onda (λ) y frecuencias .

6. Características Ondas Electromagnéticas
• Estas ondas no necesitan un medio material para
propagarse.
• Algunas de este tipo son la luz visible, las ondas
de radio, las de televisión y las de telefonía.
• Todas se propagan en el vacío a una velocidad
constante muy alta, pero no infinita (300.000
km/s).

7. Parámetros de las
Ondas
Electromagnéticas
• La amplitud
• Velocidad de
propagación
• Longitud de onda
• Periodo
• Frecuencia

8. Amplitud (A) Longitud de onda (λ)
• Es el valor de la máxima
perturbación que alcanza
un elemento respecto de
su posición de equilibrio.
• Es la distancia entre dos
crestas consecutivas, en
otras palabras describe lo
larga que es la onda

9. Periodo (T) Frecuencia (v)
• Es la distancia entre dos crestas
consecutivas, en otras palabras
describe lo larga que es la onda
• Es la cantidad de ciclos de la
señal que se completan en un
segundo.
•La unidad de medida de la
frecuencia es el Hertz (Hz).
•Un Hertz es igual a un ciclo

10. Velocidad de Propagación
Para las ondas
electromagnéticas la
velocidad de propagación en
el vació se considera
constante y se representa por
“c” (c= 300,000km/s)

11. Tipos de Ondas Electromagnéticas
• Ondas de radio
• Microondas
• Ondas infrarrojas
• Luz visible
• Ondas ultravioletas
• Rayos X
• Rayos gamma

12. Ondas de
Radio
Las ondas de radio suelen
ser utilizadas mediante
antenas del tamaño
apropiado (según el
principio de resonancia),
con longitudes de onda
en los límites de cientos
de metros a
aproximadamente un
milímetro. Se usan para la
transmisión de datos, a
través de la modulación.
La televisión, los teléfonos
móviles, las resonancias
magnéticas, o las redes
inalámbricas y de radio-aficionados,
son algunos
usos populares de las
ondas de radio.

13. Microondas
La frecuencia super alta (SHF) y
la frecuencia extremadamente
alta (EHF) de las microondas son
las siguientes en la escala de
frecuencia. Las microondas son
ondas los suficientemente cortas
como para emplear guías de
ondas metálicas tubulares de
diámetro razonable. La energía
de microondas se produce con
tubos klistrón y tubos
magnetrón, y con diodos de
estado sólido como los
dispositivos Gunn e IMPATT. Las
microondas son absorbidas por
la moléculas que tienen un
momento dipolar en líquidos.

14. Las ondas infrarrojas están en Ondas Infrarrojas
la mitad inferior del rango de
frecuencias del espectro EM,
entre las microondas y la luz
visible. El tamaño de las ondas
infrarroja va desde unos pocos
milímetros hasta longitudes
microscópicas. Los rayos
infrarrojos de mayor
frecuencia producen calor e
incluyen a la radiación emitida
por el fuego, el sol y otros
objetos que producen calor.
Los rayos infrarrojos de
frecuencia más corta no
producen mucho calor y se
usan en controles remotos y
tecnologías de imagen.

15. Luz Visible
Las ondas de luz visible
son radiación que puedes
ver con el ojo desnudo.
Las distintas frecuencias
de luz visibles son
percibidas por las
personas como los
colores del arco iris. Las
frecuencias van desde las
más pequeñas, percibidas
como rojo, hasta las más
altas, que se detectan
como tonos violeta.

16. Ondas Ultravioletas
Radiación cuya longitud de onda
es más corta que el extremo
violeta del espectro visible. Al ser
muy energética, la radiación
ultravioleta puede romper
enlaces químicos, haciendo a las
moléculas excepcionalmente
reactivas o ionizándolas, lo que
cambia su comportamiento. Las
quemaduras solares, por ejemplo,
están causadas por los efectos
perjudiciales de la radiación UV
en las células de la piel, y pueden
causar incluso cáncer de piel si la
radiación daña las moléculas de
ADN complejas en las células (la
radiación UV es un mutágeno).

17. Rayos x
Los rayos X son ondas de
mucha energía con longitudes
de onda de entre 0,03 y 3
nanómetros, no mucho más
grandes que un átomo. Los
rayos X son emitidos por
fuentes a temperaturas muy
altas como la corona solar, que
está mucho más caliente que
la superficie del sol. Las
fuentes naturales de rayos X
incluyen fenómenos cósmicos
de enorme energía como los
púlsares, las supernovas y los
agujeros negros.

18. Rayos Gamma
Los rayos gamma son las ondas
EM de mayor frecuencia, y son
emitidos sólo por los objetos
cósmicos más energéticos
como los púlsares, las estrellas
de neutrones, las supernovas y
los agujeros negros. Las
fuentes terrestres incluyen los
relámpagos, las explosiones
nucleares y la fisión radiactiva.
Los rayos gamma pueden
destruir las células vivas, pero
la atmósfera terrestre absorbe
cualquier radiación gamma
que alcanza al planeta.

19. Ecuaciones de Maxwell
Son cuatro las ecuaciones
de Maxwell o ecuaciones
del campo
electromagnético que
representan de forma
matemática las leyes de
Coulomb, Biot y Savart,
Ampere y Faraday-Henry.

20. 1ª ecuación: Ley de Gauss para el campo
eléctrico.
Describe el flujo del
vector intensidad de
campo E a través de una
superficie. Permite
describir cómo las líneas
de campo se dirigen
hacia las cargas negativas
o salen de las positivas.
Su fundamento
experimental es la ley de
Coulomb.

21. 2ª ecuación: Ley de Gauss para el campo
magnético.
Describe el flujo del
vector inducción
magnética a través de
una superficie cerrada.
Corresponde a la
evidencia experimental
de que las líneas del
campo magnético no
divergen ni convergen en
ningún punto del
espacio, es decir, no
existen polos magnéticos
aislados.

22. 3ª ecuación: Ley de Faraday-Henry.
Es la generación de un
campo eléctrico por un
campo magnético
variable. Su fundamento
experimental es el
fenómeno de la
inducción magnética.

23. 4ªecuación: Ley de Ampère-Maxwell.
Establece la relación
cuantitativa entre el
campo magnético y las
corrientes que lo
producen. Maxwell la
amplió de modo que
recogiera también la
producción del campo
magnético por un campo
eléctrico variable.