Analisis de ondas

7/21/2019 Analisis de ondas

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Práctica No 5. Velocidad De La LuzUniversidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de IngenieríaEscuela de Mecánica Eléctrica

Laboratorio de Teoria Electromagnetica 1Aux. Pablo Del Aguila

Carlos Eduardo Saravia Escobar - 2010-20849Valentin Alejandro Pérez - 2011-13957Pablo Josué Godoy Sintuj - 200946361

Resumen—Se analizó un pedazo de queso, el cual fue some-tido a radiación por parte de un microondas. Se observó quetranscurrido un lapso, el queso presentó unas burbujas, al unirestos puntos, se determinó una onda senoidal en el queso. Semidió la longitud de la onda y con base en la frecuencia delmicroondas se halló que la velocidad a la que viaja la onda, esaproximadamente la constante C; la velocidad de la luz.

I. OBJETIVOS

• Observar el comportamiento de un pedazo de quesosometido a radiación electromagnética.

• Medir la longitud de onda que se genera en el queso.• Calcular la velocidad de la onda electromagnética.

II. INTRODUCCIÓN

El comportaamiento del campo magnetico se relaciona conel campo electrico los cuales parten de la misma base fisica ylas leyes para su estudio fueron descritas por Maxwell.

III. MARCO TEÓRICO

Magentismo Las dos primeras leyes que se estudiaron paracampos magnéticos fueron las de Biot-Savart y la ley circuitalde Ampère. Ambas restringieron su aplicación al espaciolibre. Ahora se puede extender su aplicación a cualquiermaterial magnético homogéneo, lineal e isotrópico que puedadescribirse en términos de una permeabilidad relativa r. Talcomo se encontró para materiales dieléctricos anisotrópicos,la permeabilidad de un material magnético anisotrópico debedarse como una matriz de 3 3, mientras que para B y H sonmatrices de 3 1. Se tiene.

Bx = xxHx + xyHy + xzHzBy = yxHx + yyHy + yzHzBz = zxHx + zyHy + zzHz

Entonces, para materiales anisotrópicos, B = H es unaecuación matricial; sin embargo, B =0(H + M) sigue siendoválida, aunque B, H y M no sean paralelas en general. Elmaterial magnético anisotrópico más común es un monocristalferromagnético, aunque también presentan anisotropía laspelículas magnéticas delgadas. Sin embargo, la mayoría delas aplicaciones de materiales ferromagnéticos involucranarreglos policristalinos que son mucho más fáciles de hacer.

Las definiciones de susceptibilidad y permeabilidad tambiéndependen de la suposición de linealidad. Desgraciadamente,esto es verdad sólo para los materiales paramagnéticosy diamagnéticos menos interesantes, para los cuales lapermeabilidad relativa rara vez difiere de la unidad en más deuna parte en mil. Algunos valores típicos de susceptibilidad

para materiales diamagnéticos son: hidrógeno, 2 105; cobre,0.9 105; germanio, 0.8 105; silicio, 0.3 105, y grafito 12105. Varias susceptibilidades paramagnéticas representativasson: oxígeno, 2 106; tungsteno, 6.8 105; óxido férrico(Fe2O3), 1.4 103, y óxido de itrio (Y2O3), 0.53 106. Si setoma simplemente la razón de B y 0H como la permeabilidadrelativa de un material ferromagnético, los valores típicos der fluctuarán.

Como punto de partida conveniente, se identificaránaquellas ecuaciones de campo en las que se basa el análisisde circuitos resistivos. Al mismo tiempo se indicarán oderivarán las ecuaciones análogas para el circuito magnético.

Se empezará con el potencial electrostático y su relación conla intensidad de campo eléctrico

E = V

El potencial magnético escalar ya se definió, y su relaciónanáloga con la intensidad de campo magnético es

H = Vm

Tratándose de circuitos es conveniente llamar a Vmla fuerza magnetomotriz, o fmm, y se debe reconocer laanalogía con la fuerza electromotriz o fem. Las unidades de

la fmm son, desde luego, amperes, pero para reconocer quese emplean con mucha frecuencia las bobinas con muchasvueltas, se utiliza el término “ampere-vueltas”. Recuérdeseque no puede fluir ninguna corriente en ninguna región en laque Vm esté definido.La diferencia de potencial eléctrico entre los puntos A y Bpuede escribirse como

V AB = E.dl

y la correspondiente relación entre la fmm y la intensidadde campo magnético,



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V AB = H.dl

La ley de Ohm para circuitos eléctricos tiene la forma punto

J = σE

y se ve que la densidad de flujo magnético será análoga ala densidad de corriente,

B =

Encontrar la corriente total requiere integrar:

I = J ∆dS

Una operación correspondiente es necesaria para determinarel flujo total magnético que fluye a través de la seccióntransversal de un circuito magnético:

φS = ∆

dS

Entonces, se define la resistencia como la relación de ladiferencia de potencial y la corriente, o

V = IR

y ahora se define la reluctancia como la relación de lafuerza magnetomotriz y el flujo total; entonces

Vm = φH

donde la reluctancia se mide en ampere-vueltas por weber

(A · t/Wb). En resistencias hechas de material lineal isotrópicoy homogéneo de conductividad y con sección transversal deárea S y de longitud d, la resistencia total es

R = d

αS

Por último, considérese el análogo de la fuente de voltajeen un circuito eléctrico. Se sabe que la integral de líneacerrada de E es cero, E.dl = 0

En otras palabras, la ley de Kirchhoff de voltajes estableceque la elevación de potencial a través de la fuente es

exactamente igual a la caída de potencial a través de la carga.La expresión para el fenómeno magnético toma una formaligeramente diferente,

∆dL = I total

IV. DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

IV-A. Materiales a utilizar

Papel Aluminio.Un recipiente mediano de vidrio con boca grande.

Cantidad suficiente de aceite de cocina (para llenar elrecipiente por lo menos a la mitad).1.5 mts. de Alambre aislado (alambre para instalacioneseléctricas).Dos bolsitas de té instantáneo o café instantáneo.Cinta de aislar.

V. RESULTADOS

V-A. Fotografías o diagramas

V-B. Resultados obtenidos

Tabla Datos Obtenidos

Frecuencia máxima del microondas 2450M HzLongitud de onda (λ) 0.115 metos

Velocidad de la luz (C) 2.8175E8 m/s

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Al colocar el queso dentro del ornol microondas porunos segundos y al sacarlo se puede observar unasbombas en las cuales se interpreta como el rebote de lasmicroondas en una superficie y se puede observar quelos rebotes en ela superficie o queso forma al unir lasbombas muestran una onda senoidal en la que se midesu longitud de onda que en nustro caso dio 0.115 metrosy la fracuencia máxima del orno microondas que esindicada de fábrica que es de 2450M Hz nos dio comoresultado a traves de la formula para hayar la velocidadde la luz en que nos dio como resultado aproximado a

dicha velocidad.

Anillo Circular Con Carga Eléctrica:Para este segundoexperimento, se determinó que las partículas de té eranatraídas hacia al anillo, seguian las líneas de campoeléctrico que este generaba, el cual se determinó que erade atracción.

En el momento que se aplica el potencial las esferas seseparan levemente, esto sucede ya que las dos esferasestán conectadas al mismo cable, se cargan idénticamentey generan una fuerza de repulsión, en donde cargas



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de igual signo se repelen. Por lo tanto las cargas secomportan como cargas puntuales.

VII. CONCLUSIONES

• Se observó que se generó una onda senoidal en elqueso, después de unos instantes en el microondas..

• Se midió claramente la longitud de onda con un valorde 0.115 m.

• Con base en los datos del fabricante y la longitudde onda medida, se estimó que la velocidad es2.8175*108m/s,o0,939c.

VII I. REFERENCIAS

William Hayt Cap 9 Pag 285-286

IX. ANEXOS

Opcional. Para el desarrollo de procedimientos matemáticos,etc.

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