Divulgación consulta sobre ondas electromagneticas

[inakigarber]

Buenas noches;
Tengo una duda sobre ondas electromagneticas. En las ondas electromagneticas viajan campos electricos y magnéticos en ejes perpendiculares entre si y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. segun la ley de Faraday $V=-\frac{\mathrm{d\phi } }{\mathrm{dt} }$ de manera que la maxima tensión y el maximo campo corrtesponden a la maxima variación de flujo lo cual coincide cuando el flujo es maximo. Sin embargo viendo diferentes diagramas veo que en la propagación coinciden el valor maximo de E y el maximo de B (aunque en planos perpendiculares entre si y al movimeinto). Dado que es imposible que distintos diagramas esten equivocados, sin duda el equivocado soy yo. Sin embargo la ley de Faraday es la que he descrito o sea que me falta algo y la duda me corroe.

[arivasm]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

En primer lugar una matización: lo que viaja no son los campos, sino sus perturbaciones. Con respecto a la ley de Faraday, la forma que tú indicas es la forma integral que, como sabes, relaciona el flujo magnético a través de una superficie (no cerrada) con la fuerza electromotriz que se induce en un circuito que recorra el contorno de dicha superficie. Por tanto, no me extraña que no resulte fácil ver a partir de la misma cómo se puede explicar el hecho de que en una onda electromagnética los dos campos sean perpendiculares y estén en fase.

No obstante, la perpendicularidad sí se puede intuir: aunque sea un poco chapucero, si tomamos una pequeña superficie en la misma dirección que el campo (me refiero al vector que la representa) las cargas será impulsadas en la dirección perpendicular a la anterior que corresponde con cualquier elemento del circuito.

De todos modos, el formalismo necesario para ver con claridad la respuesta a tu pregunta está en las ecuaciones de Maxwell, una de las cuales es la forma diferencial de la ley de Faraday (la llamada ley de Faraday-Lenz): $\vec{\nabla }\times \vec{E} = - \frac{\partial \vec{B}}{\partial t}$, pero quizá ello salga fuera de tus intereses. Si no es así dínoslo y seguro que por aquí te podremos echar una mano.

[inakigarber]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

Ante todo gracias por la respuesta.

De todos modos, el formalismo necesario para ver con claridad la respuesta a tu pregunta está en las ecuaciones de Maxwell, una de las cuales es la forma diferencial de la ley de Faraday (la llamada ley de Faraday-Lenz): , pero quizá ello salga fuera de tus intereses. Si no es así dínoslo y seguro que por aquí te podremos echar una mano.

Sigo interesado en el tema, lo que ocurre es que soy nuevo en el tema de las ecuaciones de Maxwell (no tanto en el del electromagnetismo).
En un circuito osculante (que es el ejemplo que se suele poner como generador de ondas electromagnéticas) la energia va oscilando entre un máximo de energia en el campo eléctrico (condensador con carga máxima) y otro máximo de energía en el campo magnético (intensidad maxima por la bobina) que suceden de tal manera que cuando la energia de uno de los campos es máxima la otra es cero y viceversa. Eso es lo que me hizo pensar que cuando uno de los campos es máximo el otro es nulo y viceversa, mortivo por el cual me sorprende este tema. A ver si llego a entenderlo.
En lo que respecta a la perpendicularidad, no me resulta chocante puesto que una carga en movimiento en un campo siempre se vera sometida a una fuerza que tendera a desplazarla en un sentdo que sera perpendicular al campo magnético y al movimiento relativo entre la carga y el campo. Esta es la base de los generadores y motores electrícos.

[polonio]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

Para entender bien cómo se relacionan ondas electromagnéticas y energía electromagnética tendrían que echar mano al teorema de Poynting (que se deduce de las ecuaciones de Maxwell). Grosso modo (sin muchas matemáticas) nos dice que lo que disminuye la energía electromagnética de un sistema será igual a la energía irradiada (la que llevan las ondas electromagnéticas) más la energía disipada por efecto Joule (en forma de calor).

P.S. No deberías decir que no eres nuevo en electromagnetismo si no dominas mínimamente las ecuaciones de Maxwell (en todo caso, por lo que escribes, parece que no eres nuevo en electrotectia)

[inakigarber]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

P.S. No deberías decir que no eres nuevo en electromagnetismo si no dominas mínimamente las ecuaciones de Maxwell (en todo caso, por lo que escribes, parece que no eres nuevo en electrotectia)

Tienes razón, debiera haber dicho que no soy nuevo en electrotécnia. Hoy se me ha pasado por la cabeza pensar que si los campos electrico y magnético no pulsaran en fase entonces no se daría la condición de onda;
$\frac{\partial ^2{E}}{\partial^2{x}}=\mu{o}\epsilon{o}\frac{\partial <br /> ^2{E}}{\partial^2{t}}$

y por otra parte;

$\frac{\partial ^2{B}}{\partial^2{x}}=\mu{o}\epsilon{o}\frac{\partial <br /> ^2{B}}{\partial^2{t}}$

No se si acertadamente o no, pero he pensado que ambas condiciones solo pueden darse si ambas ondas están en fase. De esta forma coinciden ambas formas de onda aunque desfasadas 90º (respecto al sentido de avance). La duda que se me ha planteado inmediatamente es ¿que pasa con la energia?. Creo que de alguna forma me lo has anticipado en tu anterior comentario.

[polonio]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

No tienen por qué estar en fase: ambos campos pueden cumplir la ecuación de ondas aun estando desfasados, lo que sí tiene que tener es la misma velocidad de propagación $\dst c=\frac{1}{\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}}$.

[inakigarber]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

Buenas noches;

No he podido responder antes, porque por cuestiones personales me han tenido apartado de la física y del foro. Me habia dado la impresion de que tendrian que coincidir en el espacio y en el tiempo los valores máximos (al menos en valor absoluto) y por supuesto los pasos por cero, lo cual implicaria tambien misma frecuancia y misma velocidad.

No tienen por qué estar en fase: ambos campos pueden cumplir la ecuación de ondas aun estando desfasados, lo que sí tiene que tener es la misma velocidad de propagación .

A ver si lo he entendido bien.
Cuando se propaga una onda electromagnética;
1) campo Electrico y campo Magnético se propagan a la misma velocidad y en planos perpendiculares entre si y prependiculares al sentido de propagación de la onda.Los valores de Campo Electrico y magnyetico se relacionan siempre por la expresión $E=cB$
2) Van a la misma frecuencia.
3) Suponiendo que no hubiera perdidas por efecto Joule, la suma de Energia Electrica + energia Magnética + Energia radiante = Constante. (Para preservar la ley de la conservacion de la energia).

Me lo aclaras si puedes. Gracias.

[polonio]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

Si estamos hablando de medios no dispersivos, es correcto. Lo has entendido bien si la onda se propaga, por ejemplo, en el vacío.

[inakigarber]

Re: consulta sobre ondas electromagneticas

Me alegro de haber entendido algo. gracias.