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Ingeniería en TelemáticaCUATRIMESTRE: 04
FISICA II
Unidad 2.- Radiación y propagación de onda.
Actividad 2.- Frentes de Ondas
Facilitador: Manuel Gilberto Kent SuluFA1001188
C.P. Gilberto Alfonso Palmer CastilloAL10506188
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1. ¿ A qué distancia de una fuente puntual de una onda electromagnética de 100 W es Emáx = 15.0 V/m?
Identificación:
Se trata de determinar la energía máxima que irradia una onda electromagnética cuya potencia es de 100 watts y cuya energía máxima es de 15 v/m, a una determinada distancia, es decir con los datos tratar de saber a que distancia llega la onda con una potencia de 100 watts y una energía máxima de 15 v/m.
Planteamiento:
La densidad de la potencia de una onda electromagnética la designaremos con la
letra griega ᶲ y que se expresa en watt/m2, a una distancia “d” de la fuente puntual y se expresa:
ᶲ= Pt
4 π d2
La densidad de potencia está indicada por el vector ᶲ=(E)(H) producto vectorial de la componente del campo eléctrico E en (v/m) y del magnético H(amp/m), de la onda electromagnética.
Dado que en el vacío la relación E/H=Zs se denomina impedancia intrínseca del medio. Se puede escribir:
∅= E2
Z S
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Y el valor de Zs está dado por:
Z s=√ 1.26 x10−6
8.85x 10−12=377Ω
En esta formula debe considerarse el valor eficaz del campo E y no su valor máximo “Emax”
Ejecución:
Entonces tenemos:
E=Emax√2
= 15.01.4142
=10.6067(wm
)
El valor de ∅ para el campo eléctrico sería:
∅=10.6067( v
m2)
377Ω=112.5377
=0.2984 (wattm2
)
Igualando con la ecuación ᶲ=Pt
4 π d2
0.2984= Pt
4 π d2
Despejando “d”
d=√ pt4 π (.2984)
d=√ 100w4 (3.1416 )(.2984)
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d=√ 100w3.7498= 5.16mts.
La distancia es de 5.16 mts.
Evaluación:
El problema nos llevo a conocer que a una distancia de 5.16 metros llega una onda electromagnética de 100watts. de cuya energía máxima es de 15 v/m.
2. Un observador está a 1.8 m de una fuente de luz (de dimensiones mucho menores que 1.8 m), cuya salida de potencia P es de 250 W. Calcule los valores del campo eléctrico en la posición del observador. Suponga que la fuente irradia uniformemente en todas direcciones.
Identificación:
Tenemos una fuente de luz de 250 wtts. Y un observador que está a una distancia de 1.80 m. de la fuente de luz, necesitamos saber cuales son los valores del campo eléctrico en la posición del observador.
Planteamiento:
Tenemos que:
La potencia de la fuente de luz es de 250 w. al salir
El observador está a 1.80m de la fuente de Luz
Y sabemos que:
Pd= Pr
4 π d2
Donde:
Pr= Potencia total radiada (250 watts)
d= Distancia del observador.
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Ejecución del problema
Sustituyendo por los valores queda:
Pd= 250
4 (3.14169)(1.82)= 250
(12.5664)(3.24)= 25040.71
=6.14( wm2
)
Aquí tenemos la potencia, para determinar el campo magnético para el observador aplicamos:
p= E2
377
Despejando a E2
E=√P (377)
E=√(6.14)(377)=48.11v/m.
Evaluación:
Con los datos anteriores observamos que al observador a una distancia de 1.80m tendrá un campo eléctrico de 48.11 v/m.
3. ¿Qué determina la longitud y orientación deseables de la antena de “orejas de conejo” en un receptor de TV?
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La longitud de onda se determina dependiendo de la banda para la que esté diseñada la antena y la orientación deseable depende del lugar en el que rebote la señal.