Tarea Resuelta - Resolución de Onda Electromagnética PDF

Preview

Summary

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRONICALABORATORIO DE: ANTENAS MICROONDAS Y FIBRA OPTICATAREA 1TÍTULO DE LA EXPERIENCIA:PROPAGACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICASNombre y Apellidos: Diego Armando Coaguila Contreras CUI: 201703215. Parte 1: Repaso de OndasEl campo eléctrico y el campo magnético son...

Description

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRONICA LABORATORIO DE: ANTENAS MICROONDAS Y FIBRA OPTICA TAREA 1 TÍTULO DE LA EXPERIENCIA: PROPAGACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Nombre y Apellidos: Diego Armando Coaguila Contreras

CUI: 20170321

5.1. Parte 1: Repaso de Ondas El campo eléctrico y el campo magnético son las manifestaciones de las interacciones debidas a las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento. El campo electromagnético es más complejo que la suma de un campo eléctrico y un campo magnético ya que no son independientes entre sí y cada uno depende de las variaciones del otro. La importancia de las ondas electromagnéticas radica en su amplio espectro, que permite multitud de aplicaciones, como en las telecomunicaciones, el estudio del Universo, la medicina o la industria. 1. Síntesis electromagnética de Maxwell James C. Maxwell (1837-1879) intuyó que si un campo magnético variable en el tiempo lleva asociado un campo eléctrico inducido, un campo eléctrico variable debía inducir un campo magnético Maxwell obtuvo una ecuación de onda para el campo eléctrico y otra para el campo magnético, por combinación de las leyes anteriores, basadas en especulaciones puramente teóricas. Como solución de las ecuaciones de Maxwell se obtiene que el campo eléctrico y el campo magnético se propaguen en el vacío con movimiento ondulatorio a la velocidad de la luz.

Las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y otro magnético variables que vibran en planos perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.

2. Espectro electromagnético Las ondas electromagnéticas se diferencian en su frecuencia y su longitud de onda. El conjunto de todas las ondas constituye el espectro electromagnético.

3. Aplicaciones de las ondas electromagnéticas. Telecomunicaciones

La onda sonora se transforma en una señal eléctrica en un micrófono (la conversión contraria se hace en un altavoz). La emisora produce una onda electromagnética de algunos MHz de frecuencia (onda portadora). Esta onda debe alterar sus características para incorporar la señal eléctrica a la transmisión. Una vez modulada la onda con la señal de audio (o de vídeo), se propaga hasta el receptor, que la capta y desmodula para obtener la señal.

5.2PARTE 2: Desarrolle las simulaciones según el enlace y responda las preguntas: 5.2.1 Ondas estacionarias:

17.1. Reproducir la simulación de ondas estacionarias para el caso de la fundamental. La longitud de la cuerda es 3,14 m. ¿Cuál es la longitud de onda de la fundamental? 

λ =6.28m

17.2. Describa el fundamental de la simulación tubo (parte inferior). ¿En dónde se mueven más los puntos (que representan las moléculas de aire)? ¿Dónde se forman un nodo de desplazamiento? Suponiendo que el tubo es la misma longitud que la cuerda, ¿cuál es la longitud de onda fundamental del tubo abierto en ambos extremos?



Se mueven mas cuando su amplitud es positiva,3.66m

17.3. Utilice el tiempo en las simulaciones para encontrar el período y calcular la frecuencia fundamental para ambas simulaciones. Para un instrumento musical sería la frecuencia del tono que suena cuando el instrumento ejecuta su nota más baja (grave). 

T=6.5 s , f=0.154 Hz

17.4. ¿Cuál es la velocidad de onda de cada una de las ondas componentes que componen la fundamental (la velocidad determinada por v = f λ)? 

V= 0.483 m/s

17.5. Ahora haga clic en el cuadro para tener un tubo cerrado en un extremo. ¿Cuál es la longitud de onda de la fundamental para un tubo cerrado en un extremo? ¿Cómo se compara con el caso del tubo abierto en ambos extremos? 

λ =3.38m, En este caso al existir un extremo cerrado se deja de expandir dicho lado lo que ocasiona que la longitud disminuya

17.6. Restablecer la simulación y observe el segundo armónico de la cuerda y el tubo abierto en ambos extremos. ¿Cuáles son la longitud de onda y frecuencia del segundo armónico / primer sobretono para la cuerda y el tubo abierto en ambos extremos? ¿Cuál es la velocidad de las ondas componentes? 

λ =3.14m , f=0.308 Hz, v= 0.966 m/s

17.7. Pruebe el tercer y cuarto armónicos para la cuerda y el tubo abierto en ambos extremos. ¿Cuáles son las longitudes de onda y frecuencias de estas ondas? ¿Cuáles son las velocidades de las ondas componentes? 

λ =2.09m , f=0.462 , v= 0.966 m/s



λ =6.28m, f=0.616 , v= 3.868 m/s

17.8. La fórmula para la longitud de onda como una función de la longitud de la cuerda o tubo abierto está dada por λ = 2L/n donde n es un número entero y L es la longitud de la cuerda. Verifique esta relación con los números que obtuvo en las preguntas anteriores. 

Si, son los mismos teniendo L =3.14 y n =1

17.9. Ahora ajuste la caja para simulación de un tubo con de extremo cerrado y examine los armónicos. Describir la diferencia en el patrón de nodo y antinodo. ¿Cuáles son las longitudes de onda para estos casos? La fórmula para las frecuencias de un tubo cerrado en un extremo están dadas por λ = 4L/n donde n es un número entero impar. Verifique esta relación con los números que obtuvo en las preguntas anteriores. 

La onda al estar un extremo cerrado tiene una menor amplitud

17.10. Flautas son básicamente tubos con aberturas en ambos extremos pero clarinetes, trompetas y trombones son básicamente tubos que están cerrados en un extremo. ¿Por qué hace esto una diferencia en las frecuencias que cada instrumento produce? 

Al variar las Amplitudes , también variara los periodos por ende la frecuencia es afectada

17.11. Antinodos de presión ocurren en lugares donde el aire no se está moviendo (nodos de desplazamiento). ¿Cuál sería el efecto abrir un agujero en el tubo en la ubicación de un antinodo de presión? Se vería afectada la longitud de onda estacionaria? (Este es el fundamento de usar los dedos en agujeros de los instrumentos de viento para tocar diferentes frecuencias.) 

Si se vería afectada, ya que la amplitud cambiaria y la longitud también

17.12. Sobre la base de lo que aprendiste sobre la reflexión en fronteras de la simulación 16, explicar lo que está sucede en el extremo cerrado, donde las dos ondas que componen la onda estacionaria se reflejan. 

Al reflejarse en el extremo cerrado existiría una presión que afectaría el correcto movimiento de la onda la cual afectaría a la frecuencia.

5.2.2 Ondas Electromagnéticas I:

26.1. Ejecute la simulación. Cambiar la velocidad, v, y describa lo que ve. ¿Cómo afecta el cambio en la velocidad (aceleración) a la perturbación inicial del campo (pruebe a cambiar la velocidad lentamente versus rápidamente)? 

Cuando alteramos la velocidad nuestra carga emite una onda perturbada dependiendo si el cambio de velocidad fue brusco o lento.

26.2. ¿Qué le sucede a velocidad constante? ¿Existe todavía alguna perturbación? ¿Qué pasa si de repente la carga disminuye su velocidad? 

No emite ninguna perturbación de onda, No, ya es una simulación y está en un sistema ideal, Emite una onda a su alrededor.

26.3. Ahora haga clic en el botón Animación 2. Describe lo que ves. Explique lo que advierte sobre el campo con el tiempo si estuviera midiendo en un punto a lo largo del eje x y compare eso con lo que se debería medir en un punto distante a lo largo del eje y.



En la animación 2 vemos como la carga tiene una velocidad constantes de subida y bajada alterando mayormente el campo eléctrico en el eje x y dejando una amplitud cero en y

26.4. ¿Por qué las antenas emisoras están generalmente orientadas verticalmente? (Nota: las antenas de onda corta a veces se orientan horizontalmente para que la señal puede rebotar en la ionosfera y regresar a la tierra una gran distancia.) 

Para que la ondas irradiadas sean Horizontalmente

26.6. Ahora intenta Animación 3. ¿Cómo se compara la amplitud de la onda en puntos a lo largo del eje x con la amplitud de la onda a lo largo del eje y para este caso? 

A diferencia de la animación 2 las amplitudes en este caso son más equitativas ya que la carga no se mueve únicamente en el eje x sino también en el eje y...