Teoría electromagnética

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Teoría
electromagnética

El magnetismo es uno
de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas
fundamentales de la naturaleza. Las
fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de
partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que
indica la estrecha relación entre la electricidad y el
magnetismo. El
marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se
denomina teoría
electromagnética. La manifestación más
conocida del magnetismo es la fuerza de
atracción o repulsión que actúa entre los
materiales
magnéticos como el hierro. Sin
embargo, en toda la materia se
pueden observar efectos más sutiles del magnetismo.
Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes
para comprender la estructura
atómica de la materia.

En este Tercer trabajo veremos temas nuevos en los
cuales se abordan en Teoría
Electromagnética III los cuales son: propiedades
magnéticas de la materia, la inductancia, circuitos de
corriente
alterna, ecuaciones de
Maxwell, ondas
electromagnéticas, características físicas de los
imanes.

Justificación

Comenzamos aplicando la Ley de Gauss en
el magnetismo, después continuamos con un pequeño
análisis de los momentos magnéticos
debidos a electrones. Las fuerzas mutuas entre estos momentos
de dipolo magnético y su interacción con un
campo
magnético externo son de importancia fundamental para
entender el comportamiento
de materiales
magnéticos. Analizaremos la magnetización y
describiremos tres categorías de materiales:
paramagnéticos, diamagnéticos y
ferromagnéticos.

Es importante manejar el
conocimiento que encierra la inductancia, sus aplicaciones y
la trascendencia en la vida cotidiana y tecnológica. Como
también lo es entender el funcionamiento de infinidad de
aparatos que apoyados o basados totalmente en la inductancia,
permiten solucionar problemas
concretos.

Cuando se hace oscilar un conductor en un campo
magnético, el flujo de corriente en el conductor cambia de
sentido tantas veces como lo hace el movimiento
físico del conductor. Varios sistemas de
generación de electricidad se
basan en este principio, y producen una forma de corriente
oscilante llamada corriente
alterna. Esta corriente tiene una serie de características ventajosas en
comparación con la corriente continua, y suele utilizarse
como fuente de energía
eléctrica tanto en aplicaciones industriales como en
el hogar.

En este capítulo nos vamos a enfocar a la
corriente alterna para hacer una comparación con el
capítulo de corriente continua este tipo de corriente es
muy importante que lo analicemos para entender mejor las clases
de circuitos
eléctricos y electrónica.

Es sumamente importante conocer las ecuaciones de
Maxwell para entender las ondas
electromagnéticas, y sus aplicaciones en la óptica,
las telecomunicaciones, la electrónica, las transmisiones del radio y TV, los
motores
electromecánicos los microondas,
entre otras cosas.

En mecánica clásica y en termodinámica hemos tratado de obtener el
conjunto mínimo y más compacto de ecuaciones o
leyes que nos
permitieron analizar el comportamiento
de los sistema
físicos. En la mecánica clásica, las tres leyes del
movimiento de Newton
proporcionan el marco o el sistema de
referencia. En termodinámica se emplean las tres leyes
(llamada cero, uno y dos) para interpretar una amplia variedad de
experimentos.
Las ecuaciones básicas del electromagnético, las
ecuaciones hemos tratado por separado en capítulos
anteriores, se conocen como las ecuaciones de Maxwell, en honor
del físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879),
quien fue el primero en hacer de las ecuaciones que formaron
parte de una teoría simétrica y amplia del electromagnetismo. En este capitulo resumimos
las ecuaciones de Maxwell y demostramos que un argumento basado
en la simetría conduce a un termino importante faltante en
unas de nuestras ecuaciones previas. En él capitulo
que sigue a este demostraremos lo sumamente importantes que son
esas ecuaciones, incluyendo al termino adicional, para entender
las ondas electromagnéticas, de allí traer los
dominios del electromagnetismo la óptica,
las transmisiones del radio y TV, los
hornos de microondas y
los trenes de suspendidos magnéticamente.

Las Ondas Electromagnéticas se encuentran
presentes en cada ambiente donde
la alternación de corriente
eléctrica es generada. Luz
eléctrica representa solo una pequeña
porción del espectrum electromagnético que varia
desde iones de radiación
(ejemplo: Rayos X – Rayos
Gamma) hasta iones de no radiación,
ondas electromagnéticas de extremadamente baja frecuencia.
En realidad, entre estos dos extremos, otros tipos de ondas
electromagnéticas están presentes. Estas incluyen
frecuencias de radiosondas infrarrojas, luz visible,
microondas y rayos ultravioleta. Ondas
electromagnéticas también se encuentran
naturalmente en el medio
ambiente: el sol, los
planetas y
estrellas, todos irradian ondas electromagnéticas
que afectan la vida en el planeta en formas diferentes.
Así como otros tipos de energía, ondas
electromagnéticas tienen propiedades como duración
amplitud, frecuencia y fuerza. La
energía que irradia cada aparato disminuye
proporcionalmente al incrementar la distancia del mismo
aparato.

El uso incrementado de aparatos eléctricos y
electrónicos esta incrementando el nivel de ondas
electromagnéticas en nuestro medio
ambiente. Debido a esto estamos enfrentando un incremento en
las preocupaciones acerca del potencial y peligroso impacto en el
medio ambiente y
nuestra salud personal.

¿Cuales son los efectos de los hornos microondas,
computadoras,
teléfonos inalámbricos, teléfonos celulares,
busca personas, radio transmisores, torres de energía
eléctrica y las poderosas estaciones de transmisiones
en nuestras vidas? La respuesta solo puede ser encontrada al
entender más claramente las propiedades de las ondas
electromagnéticas y sus efectos en el cuerpo
humano.

En nuestra carrera es importante tener bien claro el
efecto de las ondas electromagnéticas que son el alma de
gran parte de las tecnologías de comunicación con las que contamos
actualmente.

Objetivos

Los objetivos a
cubrir en este trabajo de investigación, es:

Aplicar la Ley de Gauss
para el magnetismo.
Comparar el magnetismo atómico del
nuclear.
Analizar la magnetización.
Estudiar los diferentes materiales magnéticos
y los términos: paramagnetismo, diamagnetismo y
ferromagnetismo.
Describir el magnetismo de los planetas.
Describir lo que es la inductancia.
Cálculo de la inductancia.
Inductancia en un solenoide y un toroide.
Analizar materiales magnéticos.
Analizar la oscilación electromagnética
cualitativamente.
Analizar la oscilación electromagnética
cuantitativamente.
Describir las corrientes alternas.
Analizar cada elemento por separado.
Estudiar el circuito RLC de una sola
malla.
Observar el análisis gráfico.
Analizar la potencia en
los circuitos de
CA.
Estudiar el Transformador.
Describir las ecuaciones de Maxwell
Observar los campos magnéticos inducidos y sus
variantes.
Estudiar las corrientes de
desplazamiento.
Analizar oscilaciones en concavidades
Describir el Espectro
Electromagnético.
Observar la generación de una onda
electromagnética.
Analizar las ondas viajeras y las ecuaciones de
Maxwell.
Estudiar el transporte
de energía y el vector de Poynting.
Evaluar el ímpetu y presión
de la radiación.

Partes: 1, 2

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