Investigaacion de Campos y Ondas Electromagneticas

7/25/2019 Investigaacion de Campos y Ondas Electromagneticas

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA

MECANICA Y ELECTRONICA

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTA:

Martinez Sols Rosendo

PROFESOR:

ALDE! ALEMAN EA

ASIGNATURA:

ONDAS MECANICAS

TEMA:

INESTIGACION

ME"ICO# DF$OCTU%RE &'()

INTRODUCCION


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Atre*es de este tra+a,o se -retende dar a .ono.er .ada /na de las a-li.a.ionesde las ondas 0e.1ni.as as .o0o los 0ateriales 2erro0a3n4ti.as#dia0a3n4ti.os 5 -ara0a3n4ti.os# as .o0o s/s a-li.a.iones s/s .ara.tersti.as

5 la re-resenta.i6n de aten/a.i6n# i0-edan.ia 5 2ase$Dentro de este tra+a,o se da a .ono.er las .ara.tersti.as de .ada 0aterial el.o0-orta0iento# dentro de ellos se e7-li.a .ada 2a.tor de ellos$

Dentro del tra+a,o se en./entra en la -arte 2inal /na .ita de /na -13ina deinternet# en ella se en./entra el .o0-orta0iento de .ada 0aterial2erro0a3n4ti.o# dia0a3n4ti.o 5 -ara0a3n4ti.o ani0ada$

Fa.tores de disi-a.i6n o de -4rdida en /n 0edio 0aterial$


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C/ando a-li.a0os /na .orriente alterna a /n diel4.tri.o -er2e.to# la .orriente

adelantar1 al *olta,e en 8'9# sin e0+ar3o de+ido a las -4rdidas# la .orriente

adelanta el *olta,e en solo 8'9;# siendo ; el 1n3/lo de -4rdida diel4.tri.a$

C/ando la .orriente 5 el *olta,e est1n 2/era de 2ase en el 1n3/lo de -4rdida

diel4.tri.a se -ierde ener3a o -oten.ia el4.tri.a 3eneral0ente en 2or0ade .alor$

El 2a.tor de disi-a.i6n est1 dado -or FD


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Clasi2i.a.i6n de los 0edios 0ateriales en t4r0inos de s/ 2a.tor de disi-a.i6n#diel4.tri.os 5 .ond/.tores -er2e.tos# +/en diel4.tri.o# +/en .ond/.tor#se0i.ond/.tores$

Las prdidas de energa de uncondensador, WR, en sucesivos ciclosde carga-descarga est relacionadacon el comportamiento al respecto deldielctrico del condensador. Unindicador de esas prdidas nos laregistra el factor de disipacin D. Larelacin entre D y las prdidas entrelas armaduras de un condensador seestalece a travs del ngulo deprdidas d, !ue nos indica una ciertadesviacin del desfase entre tensin Uy la corriente elctrica " a la !ue operael dielctrico del condensador,respecto a un dielctrico ideal conprdidas energticas #. $s tendramospara el factor de disipacin lae%presin&

W R ' U " D siendo D ' tan d

(%celentes factores de disipacin o deprdidas son del orden o inferiores a

)#-*. +alores aceptales estaran en el intervalo de )#- a )#-*,mientras !ue a partir de la centsima, la disipacin de energaelctrica se torna como un elemento en contra de la seleccin delmaterial dielctrico. (l factor de calidad de un condensador es otro

de los parmetros


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conductores perfectossir*en .o0o 2ronteras$ En 4stas se -resentan-oten.iales .onstantes 5# a 0en/do# se es-e.i2i.an .o0o /n -ri0er -aso en la

e*al/a.i6n de la .a-a.itan.ia o en la .onstr/..i6n de 0a-as de ./adrados./r*ilneos$

los materiales dielctricos-or/e s6lo se tratar1n .a0-os en el *a.o Bastael .a-t/lo $ En este 0o0ento se *er1 /e los 0ateriales /e /s6 tendr1n /e.lasi2i.arse .o0o diel4.tri.os ideales$ S/ e7-eri0ento .onsisti6 esen.ial0entede los si3/ientes -asos:

($ Con el e/i-o desar0ado# a la es2era interior se le da+a /na .ar3a -ositi*a.ono.ida$

&$ Los Be0is2erios se /nan rodeando la es2era .ar3ada .on .er.a de & .0 de0aterial diel4.tri.o entre ellas$

$ La es2era e7terior se des.ar3a+a .one.t1ndola 0o0ent1nea0ente a tierra$

$ La es2era e7terior se se-ara+a ./idadosa0ente /sando instr/0entos Be.Bosde 0aterial aislante -ara no -ert/r+ar la .ar3a ind/.ida en ella# 5 se 0eda la.ar3a ne3ati*a ind/.ida en .ada Be0is2erio$

Semiconductores

Se

ne.esita /na -e/ea .antidad de ener3a en 2or0a de .alor# l/z o .a0-oel4.tri.o -ara a/0entar la ener3a de los ele.trones de la -arte s/-erior de la+anda llena 5 dar las +ases -ara la .ond/..i6n$ Estos 0ateriales son aislantes/e 0/estran 0/.Bas de las -ro-iedades de los .ond/.tores# -or lo /e sedeno0inan se0i.ond/.tores$


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Aten/a.i6n# i0-edan.ia# *elo.idad de 2ase 5 de 3r/-o de ondaele.tro0a3n4ti.a /e se -ro-a3a en el 0edio 0aterial se3n s/ 2a.tor dedisi-a.i6n$

Atenuacin:

S-roe deno0ina aten/a.i6n de /na seal# sea esta a.sti.a# el4.tri.a / 6-ti.a#a la -4rdida de -oten.ias/2rida -or la 0is0a al transitar -or ./al/ier 0edio de

trans0isi6n$La aten/a.i6n es des.rita 0ate01ti.a0ente -or la le5 del ./adrado in*erso/e des.ri+e .60o es /e se red/.e la densidad de -oten.ia .on la distan.ia ala 2/ente$ El .a0-o ele.tro0a3n4ti.o .ontin/o se dis-ersa a 0edida /e el2rente de onda se ale,a de la 2/ente# lo /e Ba.e /e las ondasele.tro0a3n4ti.as se ale,en .ada *ez 0as entre si# en .onse./en.ia# la.antidad de ondas -or /nidad de 1rea es 0enor$

Propagacin de onda

en las ./ales se +/s.an las .la*es del 2en60eno ond/latorio$ se est/di6 .60o los*olta,es 5 las .orrientes se -ro-a3an en 2or0a de ondas en las lneas de trans0isi6n# 5se sa+e /e la e7isten.ia de *olta,es 5 .orrientes i0-li.a la -resen.ia de .a0-osel4.tri.os 5 0a3n4ti.os$ De tal 2or0a /e se -/ede identi2i.ar /na lnea de trans0isi6n.o0o /na estr/.t/ra /e .on2ina los .a0-os a la *ez /e les -er0ite *ia,ar a lo lar3ode s/ lon3it/d .o0o ondas ele.tro0a3n4ti.as$ Se -/ede ar3Hir /e estos .a0-os sonlos /e 3eneran el *olta,e 5 la .orriente de la onda en la lnea de trans0isi6n# 5 /e a/n/e no e7istiera nin3/na estr/.t/ra en la /e el *olta,e 5 la .orriente -/dierane7istir los .a0-os e7istiran 5 se -ro-a3aran$ En el es-a.io li+re a los .a0-os nolos en.ierra nin3/na estr/.t/ra de .on2ina0iento# -or lo /e -/eden tener ./al/ier0a3nit/d 5 dire..i6n# las ./ales se deter0inan -or el dis-ositi*o =-or e,e0-lo# /naantena@ /e las 3enere$

Pro-a3a.i6n de onda se3n 0a7Jell
https://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3n


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elocidad de fase

La *elo.idad de 2ase de /na ondaes la tasa a la ./al la 2asede la 0is0a se-ro-a3a en el es-a.io$ Ksta es la *elo.idad a la ./al la 2ase de ./al/ier.o0-onente en 2re./en.ia de /na onda se -ro-a3a =/e -/ede ser di2erente-ara .ada 2re./en.ia@$ Si to0a0os /na 2ase en -arti./lar de la onda =-ore,e0-lo /n 017i0o@# 4sta -are.er1 estar *ia,ando a di.Ba *elo.idad$ La*elo.idad de 2ase est1 dada en t4r0inos de la *elo.idad an3/larde la onda 5del *e.tor de onda -or la rela.i6n:

a5 /e tener en ./enta /e la *elo.idad de 2ase no es ne.esaria0ente i3/al ala *elo.idad de 3r/-ode /na onda# /e es la tasa a la ./al *ia,a la ener3aal0a.enada en la onda$

Clasi2i.a.i6n de los 0edios 0ateriales en s/s 2/n.iones -ro-iedades 0a3n4ti.as#2erro0a3n4ti.os# dia0a3n4ti.as 5 -ara0a3n4ti.as$

Seis ti-os di2erentes de 0ateriales -ero solo se e7-li.aran tres ti-os 5a /e son los/e se 0en.ionan en la in*esti3a.ion: diamagnticos! paramagnticos!ferromagnticos# =anti2erro0a3n4ti.os# 2erri0a3n4ti.os 5 s/-er-ara0a3n4ti.os@$

"ateriales ferromagnticos

Los 0ateriales 2erro0a3n4ti.os no son isotr6-i.os en 0ono.ristales 5# -or lo tanto# seli0itar1 el est/dio a 0ateriales -oli.ristalinos# e7.e-to -ara 0en.ionar /e /na de las.ara.tersti.as de los 0ateriales 0a3n4ti.os anisotr6-i.os es la 0a3netoestri..i6n o el.a0+io en di0ensiones del .ristal ./ando se le a-li.a /n .a0-o 0a3n4ti.o$ Losni.os ele0entos 2erro0a3n4ti.os a la te0-erat/ra a0+iente son Bierro# n/el 5.o+alto# 5 -ierden todas s/s .ara.tersti.as 2erro0a3n4ti.as arri+a de /na te0-erat/ralla0ada de C/rie# la ./al es ( ' > ='9C@ -ara el Bierro$ Al3/nas alea.iones entre4stos 5 otros 0etales ta0+i4n son 2erro0a3n4ti.as -or e,e0-lo# alni.o# /na alea.i6nde al/0inion/el.o+alto .on /na -e/ea .antidad de .o+re$ A +a,as te0-erat/ras#

al3/nas tierras raras# .o0o el 3adolinio 5 el dis-rosio# son 2erro0a3n4ti.as$ Ta0+i4n
https://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttps://es.wikipedia.org/wiki/Vector_de_ondahttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_grupohttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_grupohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ondahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttps://es.wikipedia.org/wiki/Vector_de_ondahttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_grupo


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es interesante /e al3/nas alea.iones de 0etales no 2erro0a3n4ti.os son2erro0a3n4ti.as# .o0o +is0/to0an3aneso 5 .o+re0an3anesoestao$

En los 0ateriales 2erro0a3n4ti.os .ada 1to0o tiene /n 0o0ento di-olar relati*a0ente3rande# .a/sado so+re todo -or los 0o0entos de es-n del ele.tr6n no e/ili+rados$Las 2/erzas interat60i.as .a/san /e estos 0o0entos se alineen en 2or0a -aralela-or re3iones /e .ontienen /n 3ran n0ero de 1to0os$ Estas re3iones# lla0adas

do0inios# -/eden tener /na *ariedad de 2or0as 5 ta0aos /e 2l/.tan desde /n0i.r60etro a *arios .ent0etros# se3n el ta0ao# la 2or0a# el 0aterial 5 la Bistoria0a3n4ti.a de la 0/estra$


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#iamagnticos

Consid4rense -ri0ero a/ellos 1to0os en los ./ales los .a0-os 0a3n4ti.os-e/eos /e 3enera el 0o*i0iento de los ele.trones en s/s 6r+itas 5 a/ellos /e-rod/.e el es-n del ele.tr6n se .o0+inan -ara -rod/.ir /n .a0-o 0a3n4ti.o neto.ero$ N6tese /e se est1n .onsiderando a/ los .a0-os /e -rod/.e el 0o*i0ientodel ele.tr6n en s 0is0o en a/sen.ia de ./al/ier .a0-o 0a3n4ti.o e7terno ta0+i4n

se -/ede des.ri+ir este 0aterial .o0o /no en el ./al el 0o0ento 0a3n4ti.o-er0anente de .ada 1to0o es .ero$ Tal 0aterial es lla0ado dia0a3n4ti.os


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Paramagntico

C/ando se a-li.a /n .a0-o e7terno# e7iste /n -e/eo -ar en .ada 0o0entoat60i.o# 5 estos 0o0entos tienden a alinearse .on el .a0-o 0a3n4ti.o e7terno$ Estealinea0iento .ond/.e a /n a/0ento del *alor de % dentro del 0aterial so+re el *alore7terno$ Sin e0+ar3o# el e2e.to dia0a3n4ti.o si3/e a.t/ando so+re los ele.tronesor+itantes 5 -/ede .ontrarrestar el in.re0ento antes di.Bo$ Si el res/ltado neto es /na

dis0in/.i6n en %# el 0aterial si3/e lla01ndose dia0a3n4ti.o$ Sin e0+ar3o# si Ba5 /nin.re0ento en %# el 0aterial se deno0ina -ara0a3n4ti.o$ Entre las s/stan.ias


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-ara0a3n4ti.as est1n las si3/ientes: -otasio# o73eno# t/n3steno# tierras raras 50/.Bas de s/s sales# .o0o .lor/ro de er+io# 67ido de neodi0io 5 67ido de itrio# /no delos 0ateriales 01s /sados en los 01seres$

Pro-iedades de los 0ateriales se3n s/s -ro-iedades el4.tri.as 5 0a3n4ti.as$

Aplicaciones de los materiales ferromagnticos

Las a-li.a.iones de 0ateriales 2erro0a3n4ti.os in*ol/.ran arre3los-oli.ristalinos /e son 0/.Bo 01s 21.iles de Ba.er$

a5 0/.Bas a-li.a.iones-r1.ti.as de 0ateriales 2erro0a3n4ti.os# tales .o0o

los ele.troi0anes$
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/ferro.html#c6http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c5http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/ferro.html#c6http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/elemag.html#c5


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Los 2erroi0anes tienden a -er0ane.er 0a3netizados en .ierta 0edida des-/4sde ser so0etido a /n .a0-o 0a3n4ti.o e7terno$ Esta tenden.ia a Qre.ordar s/Bistoria 0a3n4ti.aQ se lla0a Bist4resis$

Al a-li.ar /n .a0-o 0a3n4ti.o a /n

0aterial 2erro0a3n4ti.o des0a3netizado=Fi3/ra@# dado /e s/ -er0ea+ilidad 5 las/s.e-ti+ilidad 0a3n4ti.a son s/-erioresa /no# el .a0-o en el interior del 0ateriales 0a5or al .a0-o 0a3n4ti.o a-li.ado$Esto se de+e a /e los do0inios del0aterial se orientan .on el .a0-o0a3n4ti.o e7terior re2orz1ndolo$

Si aBora se retira el .a0-o e7terno# los e2e.tosdel .a0-o a-li.ado no desa-are.en -or

.o0-leto# /edando /n 0a3netis0o re0anente#/e es la .a/sa de la e7isten.ia de los i0anes-er0anentes$ Este 0a3netis0o re0anente seori3ina -or/e los 0o0entos 0a3n4ti.os de losdo0inios no */el*en a s/ orienta.i6n ori3inal#/edando 0a5oritaria0ente orientados en ladire..i6n del .a0-o a-li.ado =Fi3/ra@

Aplicaciones de los materiales diamagnticas

.a0-o 0a3n4ti.o e7terno %o# los 0o0entos de las0ol4./las o 1to0os se orientan ori3inando /n .a0-o %0 /e se o-one a di.Bo .a0-oe7terno = Fi3/ra @

Esta o-osi.i6n de .a0-os Ba.e /e en el interior del 0aterial el .a0-o res/ltante % sea/n .a0-o 0enor al .a0-o %0 /e se ori3ina en el interior del 0aterial -or la orienta.i6n

de los 0o0entos de s/s 0ol4./las$ Al ser estos .a0-os o-/estos a0+os se re-elen#.o0o se 0/estra en la si3/iente 2i3/ra$Otra .ara.tersti.a de estos 0ateriales es /etodos los -olos 0a3n4ti.os se re-elen # dado /e si .a0+ia0os la orienta.i6n del .a0-o
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/hyst.html#c1http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/hyst.html#c1


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%o de la Fi3/ra & el .a0-o ind/.ido en el0aterial %0 ta0+i4n .a0+iar1 a /na n/e*aorienta.i6n de 2or0a /e se o-on3a al .a0-o%o

Uno de los 2en60enos 01s ./riosos /e-resentan los 0ateriales dia0a3n4ti.oses la le*ita.i6n dia0a3n4ti.a$ Co0o sea-re.ia en la si3/iente 2i3/ra#/n -edazode 3ra2ito -irolti.o# /e tiene /ndia0a3netis0o es-e.ial0ente alto# le*itaso+re /n 3ran i01nde neodi0io-er0anente$

Aplicaciones de los

materiales paramagnticos

Si se a-li.a /n .a0-o0a3n4ti.o e7terior lo

si2i.iente0ente ele*ado# los0o0entos 0a3n4ti.os delos 0ateriales-ara0a3n4ti.os se tiendena ordenar de 2or0a -aralelaal 0is0o =Fi3/ra@$ Por tano#los di-olos se orientan en la

0is0a dire..i6n 5 sentido /e el .a0-oa-li.ado# -or lo /e la s/s.e-ti+ilidad0a3n4ti.a# a/n/e d4+il# es -ositi*a# 5 la-er0ea+ilidad relati*a es li3era0ente 0a5or/e la /nidad$ Otra .ara.tersti.a /e los

di2eren.ia de los 0ateriales 2erro0a3n4ti.oses
http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_definiciones.htm#imaneshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#ferromagn%C3%A9ticoshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#ferromagn%C3%A9ticoshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_definiciones.htm#imaneshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#ferromagn%C3%A9ticos


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el Be.Bo de /e ./ando se eli0ina el .a0-o e7terno a-li.ado el e2e.to del-ara0a3netis0o desa-are.e$

La s/0a del .a0-o e7terno 5 el .a0-o ori3inado -or la orienta.i6n de los0o0entos 0a3n4ti.os de los 1to0os del 0aterial Ba.e /e en el interior deeste el .a0-o res/ltante sea %

En la -r1.ti.a# ./ando se realizan .1l./losen los /e inter*ienen 0ateriales-ara0a3n4ti.os# de+ido a s/ es.asares-/esta# se s/elen .onsiderar .o0o si

se tratase del *a.o# es de.ir# < $

Es-e.ial0ente -ara0a3n4ti.os son los

0etales de transi.i6n =e7.l/5endo los2erro0a3n4ti.os Fe# Ni 5 Co@ 5 las tierrasraras .on 1to0os /e tienen ele.tronesdesa-areados$

%i+lio3ra2a:

E$T$S$I$ Ind/striales# TIPOS DE

MATERIALES SEGN SUSPROPIEDADES MAGNKTICAS en lnea#No*ie0+re (88 2e.Ba de .ons/lta: & O.t/+re&'()$ Dis-oni+le en:


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Btt-:VV/intans$Je+s$/*i3o$esVre./rsosVWe+Xele.tro0a3netis0oV0a3netis0oX0ateriales$Bt0dia0a3neti.os$

%I%LIOGRAFZA DE LI%RO(/R"$(L(0R/1$234"0$&

5illiam 6, 6ayt, 7r. 8##9:. teoria electromagnetica . me%ico,df& mc gra5 6ill.
http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#diamagneticoshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#diamagneticoshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#diamagneticoshttp://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#diamagneticos

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