Universidad Industrial de SantanderLaboratorio de Física III ‘‘Ondas decimétricas’’ J2A Subgrupo B Por: Julieth Vargas Serrano 2132473 John Anderson Castro 2132007 Jose David Massa Manrique 2132459 Práctica 19/02/2016 Entrega 04/03/2016 Bucaramanga, Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER LABORATORIO DE FISICA III ONDAS DECIMÉTRICAS. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. además de permitir ver el espectro. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. como son las ondas de radio. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda. permiten realizar medidas sobre el mismo. como los rayos gamma y los rayos X. la frecuencia y la intensidad de la radiación. ONDAS ESTACIONARIAS . La detección de tales ondas decimétricas se consigue en un segundo dipolo. Con tal línea propaga en forma de onda o como corriente. OBJETIVOS Verificar la generación de ondas estacionarias en una línea de Lecher. Tales oscilaciones emiten ondas electromagnéticas. pasando por la luz ultravioleta. Los experimentos sobre este tema dan muy buenos resultados con longitudes de onda en el rango decimétrico. Estudiar la polarización de las ondas decimétricas atendiendo a diferentes clases de propagación y a la dirección de polarización. Por otra parte. cuya longitud es igualmente a ?/2 cuya tensión es aplicada a una lámpara incandescente o a un instrumento de medición a través de un rectificador de alta frecuencia. Generar las ondas decimétricas estacionarias en una línea de Lecher variando ciertas condiciones. INTRODUCCION En un conductor rectilíneo se pueden excitar oscilaciones electromagnéticas tal como sucede en un circuito oscilatorio. hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda. MARCO TEORICO ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Lecher propuso la utilización de la transmisión dirigida de ondas electromagnéticas mediante dos hilos paralelos. en donde la intensidad irradiada es máxima cuando la longitud del conductor justo corresponde a media longitud de onda (aquí se habla de un dipolo ?/2). E. la luz visible y los rayos infrarrojos. como son la longitud de onda. Estudiar la refracción de ondas decimétricas al pasar de aire a agua. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que. y otras numerosas aplicaciones de comunicaciones. tubo con aire. se deben conocer algunos datos con respecto a la propagación de las ondas de radio. . y recorren mayores distancias si el terreno es húmedo. en particular. longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. porque les ofrece mejor conductividad. radioaficionados. igual al doble de la de las ondas que interfieren.108 m/s. ONDAS DE RADIO Y SU PROPAGACION Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. estacionarios. ciertos puntos de la onda llamados nodos. mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima. Se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud. redes inalámbricas de computadoras. etc. como el desierto. Viajan incómodas sobre suelos secos. las ondas de radio se propagan a 3. ubicar los puntos de acceso a fin de obtener el máximo alcance posible.Son aquellas ondas en las cuales.). teléfonos celulares. se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. y con una energía máxima. algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera. En cualquier otro medio. la señal se vuelve más débil debido a la reflexión la refracción la difracción la absorción ONDAS TERRESTRES Son ondas que en parte se desplazan pegadas a la corteza terrestre. Si has tocado un cable eléctrico con los pies mojados habrás experimentado que la humedad trasmite más fácilmente la electricidad. permanecen inmóviles. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro. Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. En vacío. Al ir tan cerca del suelo. PROPAGACIÓN DE ONDAS DE RADIO Para instalar una red inalámbrica y. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones. que permanecen inmóviles. membrana. las características de éste influyen bastante en su forma de propagación. Tiene puntos que no vibran (nodos). comunicaciones militares. a la superficie de la tierra. La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición. Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda. La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la atmósfera de la Tierra. la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Las ondas de radio (se abrevia RF por Radio Frequency) se propagan en línea recta en varias direcciones al mismo tiempo. Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM. Sin embargo. alcanzamos distancias sorprendentes. sino que la suben y la vuelven a bajar. induce en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información. un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético. viajando miles de kilómetros. los rayos ultravioleta y la luz. sino que la traspasan. El receptor capta la onda y la «demodula» para hacer llegar al espectador auditor tan solo la señal transmitida. ONDAS ESPACIALES Realizan su viaje en línea recta. las antenas transmisoras siempre se colocan en lugares elevados para no perder la “línea de vista” con sus receptores. cuyas características son modificadas en función de las señales (audio o video) a transmitir. TV o banda ciudadana. TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo. los rayos X. Su mayor inconveniente es que si algo estorba la visión. Son las encargadas de mandar señales a los satélites para transmisiones de largo alcance que luego regresan “rebotadas” a otro lugar de la tierra. de seguro también interrumpe la onda.Las ondas que se propagan de esta forma no se despegan de la tierra. Otros tipos de emisiones que caen fuera de la gama de RF son los rayos gamma. En este rango están las ondas empleadas para transmitir en FM. no chocan contra una montaña. los rayos infrarrojos. porque este roce las va atenuando o “desgastando”. “hasta donde alcanza la vista”. Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena). Por ejemplo. El emisor tiene como función producir una onda portadora. como el espacio. Algunos de estos satélites se encuentran a 36. Por un lado es una ventaja. Estas ondas no se reflejan en la ionosfera. Pero si aumentamos la frecuencia y la potencia y dirigimos las antenas hacia lugares donde nada estorba. Por esta limitación. ya que no le afectan mucho los obstáculos. Propaga la onda portadora así modulada. Pero a la vez es un inconveniente.000 kilómetros de la tierra. TIPOS DE ANTENA Dipolo Dipolo multielemento Plato parabólico Patrón de radiación Amplio Amplio Ganancia Directividad Polarización Baja Baja/media Baja Baja Lineal Lineal Amplio Media Media/alta Lineal/circular . Son muy vulnerables a los obstáculos. Incluso la misma curvatura de la tierra hace que se pierda la señal. Panel plano (Flat Panel) Yagi Ranura Microstrip Amplio Alta Alta Lineal/circular Endfire Amplia Endfire Media/alta Baja/media Media Media/alta Baja/media Media Lineal Lineal Lineal ANALISIS E INTERPRETACION DE DATOS PARTE A 1.88 2b 1.99 1b 3.136 3b 1. Voltaje según la posición del dipolo Según los registros de las tablas 1 y 2. observando los resultados en las diferentes posiciones del dipolo en las cuales se hizo la práctica.432 Tabla2.57 2a 11. Posición Estado observado para el del dipolo transductor de la señal receptor (encendido/apagado) 1a Encendido 1b Apagado 2a Encendido 2b Apagado 3a Apagado 3b Apagado Tabla 1. PARTE B. .05 3a 1. es posible determinar que la polarización de la onda electromagnética emitida por la antena es paralela. Polarización de las ondas decimetricas Posición del dipolo receptor U(V) 1a 8. N° de Posición extremo libre abierto orden 1 0 2 0.92?106 ) = 380981760 .875 Tabla3.1 0 y = 0.25 3 0.9812 Series1 Lineal (Series1) 0 1 2 3 4 5 6 Numero de orden Grafica1. debido a que un antinodo de corriente es un nodo de voltaje por lo tanto se deduce que ? = ?/4 y tenemos que ?? = ? 4?? = ? Donde f es la frecuencia emitida por la antena en Hz siendo f=433.2195x .2195 y me indica la longitud que hay entre nodo y antinodo. Posición de antinodo vs número de orden (Extremo abierto) 2.4 0.555 4 0.1835 R² = 0.9 0.7 0.3 0.695 5 0.92?106 y C es la velocidad de la luz en el vacío en m/sg.5 0.0.8 0. resulta ser 4(0.2195)(433.6 0.2 0. De la regresión lineal de la gráfica 1 se tiene que la pendiente m es 0. Posición desde el extremo libre de la línea de Lecher posicion de antinodo (extremo libre abierto) X vs N 1 0. 88 Tabla4. Posición de antinodo vs número de orden (extremo en corto circuito) De la regresión lineal de la gráfica 2 se tiene que la pendiente m es 0. Posición desde el extremo libre de la línea de Lecher Grafica2.99% N° de orden Posición extremo en corto circuito 1 0.%????? = ??????? − ???????????? ? 100% ??????? ????? = 3?108 − 380981760 ? 100 3?108 Con un %????? = 26.41 4 0.765 6 0.095 2 0.1643 y me indica la longitud que hay entre nodo y antinodo.57 5 0. debido a que un antinodo de corriente es un nodo de voltaje por lo tanto se deduce que ? = ʎ/4 y tenemos que ʎ? = ? 4?? = ? .21 3 0. 4(0.1643)(433. Una situación opuesta se hizo manifiesta al agregar agua al sistema. En la parte C al colocar el esquema a cierta distancia del dipolo emisor observamos que el foco 1 (el dipolo de abajo) se encendía al estar el recipiente vacío mientras el foco 2 permanecía apagado.92?106 ) = 285172224 3. ?1 (???????? ?? ???? ?? ?? ????) ?2 (???????? ?? ???? ?? ?? ????) ?1 ? = ?0 (1) Como la velocidad de fase en materiales dieléctricos es un poco menor y está asociado con constante dieléctrica ?0 ?(?) = √? ?0 ?2 ? = (2) √? Dividiendo (1) y (2) tenemos: ?1 = √? ?2 Sea λ1 = 2L1 y λ2 = 2L2 ?1 2 ( ) =? ?2 . %????? = ???????−???????????? ??????? ? 100% %????? = 3?108 −285172224 3?108 ? 100% %????? = 4.94% PARTE C 4. 5. En el aire aproximadamente 1. M. Mecánica Edición revisada volumen I Luis Francisco García Russi. un nodo de campo eléctrico es por ende un antinodo de campo magnético. ε. BIBLIOGRAFÍA. Los valores de ε teórica y ε experimental tuvieron cercanía considerando que el valor teórico se acerca a 81 para el agua a la temperatura manejada. Esta oposición se conoce como constante dieléctrica. en el extremo de la línea hay un nodo de voltaje y por ende un antinodo de corriente Se pudo verificar que las longitudes de onda en el agua son menores que en un medio como el aire.blogspot. Cuando esta línea se encuentra en corto circuito. Se comprobó mediante la Línea Lecher que en una onda electromagnética el campo eléctrico y el campo magnético se encuentran desfasados 90º. así mismo cuando la antena se encuentra de manera perpendicular la intensidad de las ondas es casi nula aumentando a medida que el receptor se hace más paralelo al transmisor. E. Ondas y partículas. Volumen II http://portafoliosredes2jimenezsoto.35 2 ? = ( ) = 76. esto se explica físicamente como una polarización lineal del campo eléctrico.html . además que su dirección de propagación es perpendicular a estas dos. que es mínima en el vacío con un valor igual a 1. Finn.co/2014/11/unidad-ii-transmision-dedatos. Alonso.6 4 CONCLUSIONES Para la primera parte del experimento se pudo concluir que la antena recibía de manera más eficaz las ondas decimétricas cuando se encontraba de manera paralela a la dirección de desplazamiento de la onda.com. y a la reducción en la velocidad de propagación debido a las características del medio. es decir. esto se debe a que la frecuencia de las ondas electromagnéticas se mantiene constante en cualquier medio.