MEDICIONES ELECTRICAS

P.- Pico o cresta: valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal

del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor

aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o

decrece positivamente por encima del valor "0".

V.- Valle o vientre: valor máximo de signo negativo (–) que toma la onda senoidal

del espectro electromagnético, cada medio ciclo, cuando desciende y atraviesa el

punto “0”. El valor de los valles aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A”

de la propia onda crece o decrece negativamente por debajo del valor "0".

N.- Nodo: Valor "0" de la onda senoidal.

La longitud de una onda del espectro electromagnético se representa por medio

de la letra griega lambda. ( ) y su valor se puede hallar empleando la siguiente

fórmula matemática:

De donde:

= Longitud de onda en metros.

c = Velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/seg).

f = Frecuencia de la onda en hertz (Hz).

1.5.- FORMAS DE ONDA.

En física, una onda consiste en la propagación de una perturbación

de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad,

presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho

medio, implicando un transporte de energía sin transporte de

materia.

El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa

como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como

el vacío.

La teoría de ondas se conforma como una característica rama de

la física que se ocupa de las propiedades de los fenómenos

ondulatorios independientemente de cual sea su origen físico

Los distintos orígenes físicos que provocan su aparición les

confieren propiedades muy particulares que las distinguen de unos

fenómenos a otros. Por ejemplo, la acústica se diferencia de

la óptica en que las ondas sonoras están relacionadas con

aspectos más mecánicos que las ondas electromagnéticas (que

son las que gobiernan los fenómenos ópticos).

Conceptos tales como masa, cantidad de

movimiento, inercia o elasticidad son importantes para describir

procesos de ondas sonoras, a diferencia de en las ópticas, donde

estas no tienen una especial relevancia. Por lo tanto, las

diferencias en el origen o naturaleza de las ondas producen ciertas

propiedades que caracterizan cada onda, manifestando distintos

efectos en el medio en que se propagan (por ejemplo, en el caso

del aire: ondas de choque; en el caso de los sólidos: dispersión; y

en el caso del electromagnetismo presión de radiación).

Las ondas se clasifican atendiendo a diferentes aspectos:

En función del medio en el que se propagan

Tipos de ondas y algunos ejemplos.

Ondas mecánicas:

Las ondas mecánicas necesitan un medio elástico

(sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio

oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto

de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un

látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin

embargo una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser

afectada por algunas características del medio como: la homogeneidad,

la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas

mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas

de gravedad.

Ondas electromagnéticas:

las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad

de un medio, por lo tanto puede propagarse en el vacío. Esto es debido

a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones

de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado.

Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad

de 3x108 km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser

agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como

Espectro Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.

Ondas gravitacionales:

las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría

misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando

en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por

ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-

tiempo.

En función de su dirección

Ondas unidimensionales:

las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan a lo largo de una

sola dimensión del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas.

Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos

y paralelos.

Ondas bidimensionales o superficiales:

son ondas que se propagan en dos dimensiones. Pueden propagarse, en

cualquiera de las direcciones de una superficie, por ello, se denominan

también ondas superficiales. Un ejemplo son las ondas que se producen

en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una

piedra en ella.

Ondas tridimensionales o esféricas:

son ondas que se propagan en tres dimensiones. Las ondas

tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus

frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de

perturbación expandiéndose en todas direcciones. El sonido es una

onda tridimensional. Son ondas tridimensionales las ondas sonoras

(mecánicas) y las ondas electromagnéticas.

En función del movimiento de sus partículas

Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las

partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección

de propagación de la onda. Por ejemplo, un muelle que se comprime

da lugar a una onda longitudinal.

Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las

partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de

propagación de la onda. Por ejemplo, las olas en el agua o las

ondulaciones que se propagan por una cuerda.

En función de su periodicidad

Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en

ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.

Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da

aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones

sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas también

se denominan pulsos.

Reflexión

Se produce cuando una onda encuentra en su recorrido una superficie

contra la cual rebota, después de la reflexión la onda sigue

propagándose en el mismo medio y los parámetros permanecen

inalterados. El eco es un ejemplo de Reflexión.

Refracción

Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un

medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente

sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen

índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de

velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es

precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de

referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad

en el medio de que se trate.

Interferencia

Cuando en una región del espacio inciden dos o más ondas, los

desplazamientos que producen sobre una partícula del medio se suman

algebraicamente. Esto se llama interferencia.

Onda electromagnética (O.E.M.)

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación

electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están

relacionados con la solución en forma de onda que admiten las

ecuaciones de Maxwell.

A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas se

propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo

tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas

electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo

eléctrico, en relación con un campo magnético asociado.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de

campos eléctricos y magnéticos.

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el

funcionamiento complejo del mundo actual.

Origen y formación

Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas

electromagnéticas

El campo eléctrico originado por la carga acelerada depende de la

distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del ángulo que

forma la dirección de aceleración de la carga y a la dirección al punto en

que medimos el campo.

En la teoría ondulatoria, desarrollada por Huygens, una onda

electromagnética, consiste en un campo eléctrico que varía en el tiempo

generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los

campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de

Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos

(ley de Faraday). De esta forma, la onda se auto propaga

indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y

eléctricos generándose continuamente. Estas O.E.M. son sinusoidales

(Curva que representa gráficamente la función trigonométrica seno), con

los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a

la dirección de propagación.

Leyes de Maxwell

Ley de Gauss y nos dice que el flujo a través de una superficie cerrada es

proporcional a la carga encerrada.

Ley de Gauss para el magnetismo, implica que en la naturaleza NO existen campos

magnéticos de un polo (monopolos) , solo existen campos magnéticos de dos

polos(dipolos), ya que en una superficie cerrada el número de líneas de campo que

entran equivale al número de líneas que salen.

Ley de Faraday. Esta ley relaciona el flujo del campo magnético con el campo

eléctrico, establece que el rotacional del campo eléctrico inducido por un campo

magnético variable es igual a menos la derivada parcial del campo magnético con

respecto al tiempo. La integral de circulación del campo eléctrico es la variación del

flujo magnético.

Ley de Ampere, generalizada por Maxwell. Establece la relación entre los campos

eléctrico y magnético, con corrientes eléctricas. Establece finalmente la forma en la

que un campo eléctrico variable puede generar un campo magnético y como

consecuencia, una corriente eléctrica en un circuito. Expresa cómo las líneas de un

campo magnético rodean una superficie por la que, circula una corriente o hay una

variación del flujo eléctrico. La integral de circulación del campo eléctrico es

proporcional a la corriente y a la variación del flujo eléctrico.

Maxwell demostró que sus ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una

ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores y cuya velocidad en el vacío

debía ser:

Lo que da un valor de 299.792.458 m/s.

Penetración de la R.E.M.

En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no

atravesar medios conductores. Esta es la razón por la cual las

transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos

móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal. Sin

embargo, como la energía no se crea ni se destruye, cuando una

onda electromagnética choca con un conductor pueden suceder dos

cosas. La primera es que se transformen en calor: este efecto tiene

aplicación en los hornos de microondas. La segunda es que se

reflejen en la superficie del conductor (como en un espejo).

Características principales de las ondas electromagnéticas

Las tres características principales de las ondas que constituyen el espectro

electromagnético son:

Frecuencia (f)

Longitud ( )

Amplitud (A)

Frecuencia

La frecuencia de una onda responde a un fenómeno físico que se repite

cíclicamente un número determinado de veces durante un segundo de tiempo, tal

como se puede observar en la siguiente ilustración:

A.- Onda senoidal de un ciclo o hertz (Hz) por segundo.

B.- Onda senoidal de 10 ciclos o hertz por segundo.

La frecuencia de esas ondas del espectro electromagnético se representan con la

letra (f) y su unidad de medida es el ciclo o Hertz (Hz) por segundo. Otras

unidades de frecuencias muy utilizadas (en otros ámbitos) son las "revoluciones

por minuto" (RPM) y los "radianes por segundo" (rad/s).

La frecuencia y el periodo están relacionados de la siguiente manera:

T.- Período: tiempo en segundos que transcurre entre el paso de dos picos o dos

valles por un mismo punto, o para completar un ciclo.

V.-Velocidad de propagación: Es la distancia que recorre la onda en una unidad

de tiempo. En el caso de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se

representa con la letra c.

La velocidad, la frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionados por

las siguientes ecuaciones:

En donde:

C = Velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/seg).

= Longitud de onda en metros.

v = Velocidad de propagación.

T = Periodo.

Longitud

Las ondas del espectro electromagnético se propagan por el espacio de

forma similar a como lo hace el agua cuando tiramos una piedra a un

estanque, es decir, generando ondas a partir del punto donde cae la piedra y

extendiéndose hasta la orilla.

Cuando tiramos una piedra en un estanque de agua, se generan ondas

similares a las radiaciones propias del espectro electromagnético.

Tanto las ondas que se producen por el desplazamiento del agua, como las

ondas del espectro electromagnético poseen picos o crestas, así como

valles o vientres. La distancia horizontal existente entre dos picos

consecutivos, dos valles consecutivos, o también el doble de la distancia

existente entre un nodo y otro de la onda electromagnética, constituye lo que

se denomina “longitud de onda”.

P.- Pico o cresta: valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal

del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor

aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o

decrece positivamente por encima del valor "0".

V.- Valle o vientre: valor máximo de signo negativo (–) que toma la onda senoidal

del espectro electromagnético, cada medio ciclo, cuando desciende y atraviesa el

punto “0”. El valor de los valles aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A”

de la propia onda crece o decrece negativamente por debajo del valor "0".

N.- Nodo: Valor "0" de la onda senoidal.

La longitud de una onda del espectro electromagnético se representa por medio

de la letra griega lambda. ( ) y su valor se puede hallar empleando la siguiente

fórmula matemática:

De donde:

= Longitud de onda en metros.

c = Velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/seg).

f = Frecuencia de la onda en hertz (Hz).

Amplitud

La amplitud constituye el valor máximo que puede alcanzar la cresta o

pico de una onda. El punto de menor valor recibe el nombre de valle o

vientre, mientras que el punto donde el valor se anula al pasar, se

conoce como “nodo” o “cero”.

De acuerdo su longitud de onda, las O.E.M. pueden ser agrupadas en

rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro

Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.