TEMARIO.

-No. UNIDAD 1: Campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo y ecuaciones de  Maxwell.

1.1 Repaso de las leyes básicas de la Electrostática y la Magnetostática (Coulomb, Gauss, Biot-Savart, etc.).

1.2 Leyes de Faraday y Ampère.

1.3 Fuerza de Lorentz y Ecuación de Continuidad.

1.4 Ecuaciones de Maxwell en sus formas diferencial e Integral.

1.5 Relaciones constitutivas. Medios lineales, homogéneos e isotrópicos.

1.6 Campos electromagnéticos armónicos en el tiempo. Notación fasorial.

1.7 Condiciones de frontera para campos electromagnéticos.

1.8 Potencia y energía en campos electromagnéticos: El teorema de Poynting, en sus versiones temporal y fasorial. Solución de ejemplos y problemas.

 

-No. UNIDAD 2: Propagación de ondas electromagnéticas.

2.0 Introducción.

2.1 Ecuación de Onda para campos electromagnéticos, en los dominios del tiempo y la frecuencia. La ecuación de Helmholtz. Solución general e interpretación física.

2.2 Ondas electromagnéticas planas y esféricas. Ondas electromagnéticas uniformes. Representación matemática y características fundamentales.

2.3 Propagación de ondas electromagnéticas planas uniformes, en dieléctricos sin pérdidas.

2.4 Propagación de ondas electromagnéticas planas uniformes en dieléctricos con pérdidas.

2.5 Polarización de ondas electromagnéticas planas y uniformes. Polarización lineal, circular y elíptica. Representaciones del estado de polarización de una onda electromagnética (esfera de Poincaré, parámetros de Stokes, etc.).

2.6 Solución de ejemplos y problemas.

 

-No. UNIDAD 3: Propiedades eléctricas y magnéticas de los medios materiales.

3.0 Introducción.

3.1 Factor de disipación o de pérdidas de un medio material. Definición general e interpretación física.

3.2Clasificación de los medios materiales en términos de su factor de disipación: dieléctricos y conductores perfectos, buen dieléctrico y buen conductor, semiconductores. 3.3 Atenuación, impedancia, velocidad de fase y de grupo de ondas electromagnéticas que se propaguen en medios materiales según su factor de disipación.

3.4 Clasificación de los medios materiales en función de sus propiedades magnéticas: ferromagnéticos, ferromagnéticos, diamagnéticos y paramagnéticos.

3.5 Aplicaciones de los materiales, según sus propiedades tanto eléctricas como magnéticas.

3.6 Solución de ejemplos y problemas.

 

No. UNIDAD 4: Reflexión y refracción de ondas electromagnéticas.

4.0 Introducción.

4.1 Incidencia Normal sobre un conductor perfecto.

4.2 Incidencia Oblicua sobre un conductor perfecto. Polarización perpendicular.

4.3 Incidencia Oblicua sobre un conductor perfecto. Polarización paralela.

4.4 Incidencia Normal sobre un dieléctrico sin pérdidas. Polarización perpendicular.

4.5 Incidencia Oblicua sobre un dieléctrico sin pérdidas. Polarización perpendicular.

4.6 Incidencia Oblicua sobre un dieléctrico sin pérdidas. Polarización paralela.

4.7 Incidencia Normal sobre un dieléctrico con pérdidas.

4.8 Ecuaciones de Fresnel.

4.9 Impedancia superficial de medios conductores.

 

-No. UNIDAD 5: Potencia y energía en campos electromagnéticos.

5.0 Teorema de Poynting. Balance de energía electromagnética en medios materiales.

5.1 Relaciones básicas derivadas del comportamiento de la potencia electromagnética en un sistema físico (impedancia, resonancia, factor de calidad, etc.).

5.2 Potencia electromagnética en medios físicamente limitados: estudio de un sistema a base de placas conductoras paralelas y de una estructura coaxial a base de conductores y dieléctrico perfectos.

5.3 Potencia electromagnética en medios físicamente no limitados: campo electromagnético producido por un conductor rectilíneo, finito y uniforme; con distribución senoidal de corriente a lo largo del mismo.

 5.4 Efectos térmicos producidos por ondas electromagnéticas, al interactuar con medios dieléctricos imperfectos: calefacción por RF y microondas.

Conceptos Básicos de Campos y Ondas Electromagnéticas

1. Campo Electromagnético

Un campo electromagnético es una combinación de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a través del espacio. Los campos eléctricos son producidos por cargas eléctricas, mientras que los campos magnéticos surgen cuando estas cargas están en movimiento. Juntos, forman un campo electromagnético que puede existir en cualquier lugar donde haya una variación en la carga o la corriente eléctrica.

2. Ley de Faraday

Esta ley establece que un cambio en el flujo magnético a través de un circuito induce una fuerza electromotriz (FEM) en el circuito. Es uno de los principios fundamentales que explica cómo funcionan los generadores eléctricos y los transformadores.

3. Ondas Electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas son perturbaciones que viajan a través del espacio, transportando energía sin necesidad de un medio material. Estas ondas son el resultado de la aceleración de cargas eléctricas y se componen de un campo eléctrico y un campo magnético que oscilan en planos perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación de la onda.

4. Espectro Electromagnético

El espectro electromagnético abarca todas las frecuencias de las ondas electromagnéticas, desde las ondas de radio, con las frecuencias más bajas, hasta los rayos gamma, que tienen las frecuencias más altas. Cada tipo de onda tiene aplicaciones y propiedades específicas, como las microondas en la tecnología de comunicación y los rayos X en la medicina.

5. Ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que describen cómo los campos eléctricos y magnéticos se generan y se modifican entre sí. Estas ecuaciones son fundamentales para entender la teoría del electromagnetismo y permiten predecir cómo se comportarán los campos en diferentes situaciones.

6. Polarización

La polarización se refiere a la orientación del campo eléctrico en una onda electromagnética. Puede ser lineal, circular o elíptica, dependiendo de cómo se alinean los vectores del campo eléctrico a medida que la onda se propaga.

7. Interferencia y Difracción

La interferencia es el fenómeno que ocurre cuando dos o más ondas electromagnéticas se superponen, lo que puede resultar en la amplificación o cancelación de la señal. La difracción, por otro lado, es la desviación de las ondas cuando encuentran un obstáculo o pasan a través de una abertura, lo que también afecta la distribución de la energía de la onda.

8. Reflexión y Refracción

La reflexión ocurre cuando una onda electromagnética rebota al encontrar una superficie, mientras que la refracción es el cambio de dirección que experimenta la onda al pasar de un medio a otro con diferente densidad, como cuando la luz pasa del aire al agua.

BIBLIOGRAFIAS

1. Claude Shannon (1916-2001)

Claude Elwood Shannon fue un matemático, ingeniero eléctrico y criptógrafo estadounidense, conocido como el "padre de la teoría de la información". En 1948, publicó su trabajo seminal "A Mathematical Theory of Communication", que estableció los fundamentos teóricos para la transmisión de información. Su obra introdujo conceptos clave como la entropía en la teoría de la información y sentó las bases para la digitalización de datos, lo cual es esencial para las tecnologías de comunicación modernas, incluyendo la Internet, la telefonía móvil y las redes de datos. Shannon también trabajó en criptografía durante la Segunda Guerra Mundial y contribuyó a la codificación y el procesamiento de señales.

2. Alexander Graham Bell (1847-1922)

Alexander Graham Bell fue un científico, inventor e ingeniero escocés, conocido principalmente por la invención del teléfono. En 1876, Bell patentó su diseño del teléfono, un dispositivo que revolucionó la comunicación al permitir la transmisión de la voz humana a través de largas distancias. Aunque Bell no se consideraba un ingeniero en el sentido moderno, sus trabajos en acústica y electrónica tuvieron un impacto significativo en el desarrollo de las tecnologías de comunicación. Bell también fundó la Bell Telephone Company, que luego se convertiría en una de las compañías de telecomunicaciones más grandes del mundo.

 

3. Hedy Lamarr (1914-2000)

Hedy Lamarr, nacida como Hedwig Eva Maria Kiesler, fue una actriz e inventora austríaca-estadounidense. Aunque es más conocida por su carrera en Hollywood, Lamarr también fue co-inventora de una tecnología de comunicación crucial para la ingeniería: el espectro ensanchado por salto de frecuencia. Durante la Segunda Guerra Mundial, Lamarr y el compositor George Antheil patentaron un sistema de comunicación secreto para torpedos radio-controlados, diseñado para evitar que las señales fueran interceptadas por el enemigo. Esta tecnología fue precursora de las técnicas utilizadas en las comunicaciones inalámbricas modernas, como el Wi-Fi, el GPS y el Bluetooth.

Samuel Morse, un pintor y inventor estadounidense, es conocido como el padre del telégrafo. En 1837, Morse desarrolló un sistema de telegrafía que revolucionaría las comunicaciones. Su invención se basaba en un código de señales conocido como código Morse, que permitía transmitir mensajes a través de pulsos eléctricos. Este código, compuesto por puntos y rayas, se convirtió en el lenguaje universal de la telegrafía y facilitó la comunicación a larga distancia.

RECEPTOR Y TRANSMISOR

MUSEO

mis visitas al museo me gustaron mucho, conocer la historia sobre el invento del telégrafo me gusto más         ya que era algo que no me imaginaba que tuviera tanta historia dentro y fuera de México

PROBLEMAS

Practicas.

Practica 1.

En la siguiente imagen ponemos observar senoides, con dos nodos y un antinodo, se le aplica una fuerza externa ya que el peso de la bolsa hace que la cuerda se tense más.

Practica 2.

Objetivo:

Análisis y estudio de la existencia de las ondas Electromagnéticas cuando el equipo de transmisión genera energía sobre el equipo de reflexión.

Materiales:

• Sistema de antenas tipo cuerno ó corneta

•  Flexómetro 

Desarrollo experimental:

En el sistema de antenas (tipo cuerno) las antenas se deben colocar a una distancia determinada para que el sistema marque una corriente de 1mA (mili-amperes). Estas medidas van a serlas nuestras condiciones iniciales, después con ayuda del flexómetro moveremos una de las antenas un 1 cm hasta llegar a 10 cm.