CAMPOS ELECTROMAGNETICOS II
PROFESOR
PEDRO I. DEAZA R.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
INGENIERIA ELECTRONICA
SANTA FE DE BOGOTA D. C.
2000
| INTRODUCCION |
| JUSTIFICACION |
| OBJETIVOS GENERALES |
| OBJETIVOS ESPECIFICOS |
| CONTENIDO |
| METODOLOGIA |
| ACTIVIDADES ESPECIALES |
| BIBLIOGRAFIA |
TEORIA DE CAMPOS ELECTROMAGNETICOS II
Una consecuencia inmediata de las ecuaciones de campo unificado de Maxwell, fue la derivación de las ecuaciones de onda eléctrica y magnética y con ello la predicción de la existencia de las ondas electromagnéticas de la cual hacia parte la luz. No solo se predijo, sino se determino la rapidez de tales ondas y la posibilidad de su propagación en el vacío. Estos notables logros desencadenaron muchas consecuencias en el contexto de la ciencia y la tecnología El estudio de la propagación de las ondas electromagnéticas a nivel experimental trajo consigo la creación de circuitos receptores y emisores, las antenas cuyo estudio se convirtió rápidamente en una disciplina científica teórico practica que ha revolucionado el mundo de las comunicaciones. Esta rápida evolución ha traído consigo, muy recientemente la contaminación electromagnética, que incide negativamente en la salud de todos los seres vivos, su estudio ha generado una nueva disciplina que combina conocimientos de la medicina con la física y la electrónica.
La teoría de campos electromagnéticos II comprende un estudio fundamental de las ecuaciones de onda eléctrica y magnética, de su propagación en el espacio vacío y en otros medios, la fenomenologia de la refracción, la dispersión, la reflexión etc. La recepción y la radiación electromagnética, en las que debemos estudiar desde la teoría de campos la antena como elemento de transición entre el medio y la onda o viceversa.
Usaremos la formulacion matemática vectorial y en términos de los operadores equivalentes, ello nos permitirá mayor facilidad al desarrollar las respectivas construcciones, deducciones y demostraciones con el rigor que se merece el estudio mencionado.
Uno de los terrenos de mayor aplicación del estudio de las ondas electromagnéticas se halla en las comunicaciones. Estas son en la actualidad el eje del desarrollo productivo y comercial a escala global. Revistas especializadas en desarrollo y economía, coinciden en afirmar que después del año 2000 el 80% de los empleos serán en telecomunicaciones. No obstante existen desde luego otras aplicaciones importantes como en la electromedicina, y la ecología.
Como quiera que sea, una buena formación en estos tópicos, es obligatoria para el ingeniero electrónico y además le abre un amplio espectro de posibilidades ocupacionales en los diversos campos de la investigación, la tecnología, la producción y la comercialización.
Los programas de campos electromagnéticos I y II se han elaborado teniendo en cuenta las exigentes necesidades del ingeniero electrónico contemporáneo y además utilizando como referencia otros programas de prestigiosas universidades de Europa y Norteamérica sin olvidar nuestra realidad nacional.
Estudiar, analizar e interpretar las ecuaciones de Maxwell, la propagación, la recepción y radiación electromagnética.
Resolver problemas y ejercicios fundamentales aplicados a la ingeniería electrónica.
Formular estudiar y definir los potenciales retardados.
Plantear, analizar, resolver e interpretar los dipolos eléctrico y magnético oscilantes.
Establecer la condición de Lorentz.
Construir las ecuaciones de onda eléctrica y magnética.
Determinar la impudencia intrínseca del vacío y para otros mecanismos.
Estudiar y analizar el vector de Poynting y la conservación de la energía.
Introducir las ecuaciones básicas para las líneas de transmisión y las guías de onda.
Plantear el dipolo como antena, resolverlo e interpretarlo.
Desarrollar otros tipos de antenas.
INTRODUCCION
Breve síntesis del campo electrostático y magnetostatico.
Algunos problemas fundamentales de campos.
El dipolo eléctrico, el cuadrupolo eléctrico, los multipolos.
El dipolo magnético.
Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético.
Potencial escalar y potencial vectorial.
Ecuaciones de Maxwell.
Ecuaciones de campo unificado.
LAS ECUACIONES DE MAXWELL.
La conservación de la carga eléctrica.
Formulacion de los potenciales retardados.
El dipolo eléctrico oscilante.
El dipolo magnético oscilante.
La condición de Lorentz.
Ecuación de onda inhomogenea para V y para A.
Construcción de las ecuaciones de Maxwell.
Deducción de las ecuaciones de onda eléctrica y magnética.
La intensidad de campo magnético H.
Las funciones vectoriales de onda eléctrica y magnética.
Los operadores equivalentes.
Reformulacion de las ecuaciones de Maxwell y de onda.
El vacío. Otros medios.
PROPAGACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS.
El espectro electromagnético.
Ondas electromagnéticas planas en el espacio libre.
Impudencia intrínseca del vacío.
El vector de Poynting.
Los vectores E y H en medios homogéneos, isótropos, lineales y estacionarios.
Propagación de ondas planas electromagnéticas en no conductores.
Propagación de ondas planas electromagnéticas en conductores.
Propagación de ondas planas electromagnéticas en buenos conductores.
Propagación de ondas planas electromagnéticas en gases ionizados.
Ejercicios y problemas.
REFLEXION Y REFRACCION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS.
La ley de Snell.
Angulo de Brewster.
Reflexión total.
El vector de Poynting.
ONDAS GUIADAS.
Propagación en línea recta.
Ondas transversal eléctrica y transversal magnética.
Ondas transversales electromagnéticas.
La línea coaxial.
Guía de ondas rectangular hueca.
Reflexiones internas.
Transmisión de energía.
Atenuación.
Propagacion en laminas dielectricas delgadas.
Modos de propagacion .
Fibra optica .
Fibra optica monomodo y multimodo.
Ejercicios y problemas.
RADIACION DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS.
Radiación de dipolo eléctrico.
Parámetros y magnitudes fundamentales del dipolo como antena.
La superficie
K
.
Radiación de una antena de media onda.
Parámetros y magnitudes fundamentales de la antena de media onda.
Agrupaciones de antenas.
Radiación del cuadripolo eléctrico.
Radiación del dipolo magnético.
Radiación del cuadripolo magnético.
La topología de los dipolos.
Algunos tipos de antenas.
Conclusiones fundamentales.
Ejercicios y problemas.
Exposición magistral.
Mesas redondas sobre ejercicios y problemas.
Grupos de discusión sobre artículos IEEE.
Seguimiento de proyecto.
Promoción y trabajo para la pagina www :estudiantes y profesor.
Colaboración para la formación del grupo de campos electromagnéticos y comunicaciones : estudiantes y profesores.
Investigación sobre CAMPOS ELECTROMAGNETICOS EN EVENTOS ASTROFISICOS : profesor Pedro I. Deaza R.
Articulo para la revista de la U. D. INGENIERIA : profesor.
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PEDRO I. DEAZA R.