FIS_EA_U3_CLDE

8/13/2019 FIS_EA_U3_CLDE

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FsicaUnidad 3 ElectromagnetismoEvidencia de Aprendizaje Uso de las le!es de Ma"#ell ! dispositivoselectr$nicos

%ndice+ndice##################################################################################################################2

,b-etivo###############################################################################################################2

Descri(ci)n#########################################################################################################3

!ntroducci)n########################################################################################################3

Modelo te)rico####################################################################################################.

Desarrollo############################################################################################################5

An/lisis de datos############################################################################################### 10

%esultados########################################################################################################11

Conclusiones#####################################################################################################11

iblio"ra$a########################################################################################################12

&bjetivoAl inal del curso de &$sica (resentar/s en eui(o el (royecto 4La (uesta en)rbita de un satlite "eoestacionario de un ilo"ra6o de (eso7# Mediante estee-ercicio de6ostrar/s el 6ane-o de los 6odelos ue 8as a(rendido#

Claudia Alicia de la Cruz Escalante2

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Descripci$n

La evidencia de a(rendiza-e de esta unidad constituye la se"unda (arte dei6(le6entaci)n del (royecto# El traba-o es en eui(o: (ero reto6ar/n losresultados individuales de la las tres (r/cticas de esta unidad (ara realizar elre(orte Uso de las leyes de Max'ell y dis(ositivos electr)nicos#

'ntroducci$n

Las ecuaciones de 6ax'ell son un con-unto de cuatro ecuaciones ue

describen el ca6(o electro6a"ntico or6ado (or un ca6(o elctrico: y unca6(o 6a"ntico: su ori"en: co6(orta6iento y relaci)n entre ellos: incluyendolas ondas electro6a"nticas co6o la luz# /sica6ente: con estas ecuacioneses (osible saber c)6o va ser y c)6o va a co6(ortarse el ca6(oelectro6a"ntico#

Cuando una car"a elctrica en 6ovi6iento (asa (or un ca6(oelectro6a"ntico sure una uerza#


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Ex(eri6ental6ente se co6(rueba ue esta uerza 6a"ntica e-ercida (or el

ca6(o es (ro(orcional al valor de la car"a y a su velocidad: y ue la direcci)nde la uerza es (er(endicular a la velocidad de la car"a: a esta uerza seconoce co6o uerza electro6a"ntica o uerza de Lorentz#

Modelo te$rico

Ecuaciones de Ma"#ell

Las ecuaciones de Max'ell re(resentan una de las or6as 6/s ele"antes yconcisas de establecer los unda6entos de la Electricidad y el Ma"netis6o# A(artir de ellas: se (ueden desarrollar la 6ayor$a de las )r6ulas de traba-o enel ca6(o# Debido a su breve declaraci)n: encierran un alto nivel desoisticaci)n 6ate6/tica y (or tanto no se introducen "eneral6ente en eltrata6iento inicial de la 6ateria: exce(to tal vez co6o un resu6en de)r6ulas#

Claudia Alicia de la Cruz Escalante.

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Estas ecuaciones b/sicas de la electricidad y el 6a"netis6o se (ueden utilizar

co6o (unto de (artida (ara los cursos avanzados: (ero "eneral6ente seencuentran (or (ri6era vez des(us del estudio de los en)6enos elctricos y6a"nticos: en or6a de ecuaciones uniicadoras#

(e! Di)erencial*auss

*auss CampoMagn+tico

Farada!,(enz

Ampere *eneral

Fuerza de (orentz

La 6a"nitud de la uerza de(ende de la orientaci)n de la car"a con res(ecto ala direcci)n del ca6(o# La uerza es 6ayor cuando el conductor es(er(endicular al ca6(o y cero cuando es (aralelo a l#

La uerza electrost/tica es tan"ente en cada (unto a las l$neas de ca6(oelctrico: sin e6bar"o: (ara el ca6(o 6a"ntico se cu6(le ue

La uerza 6a"ntica es (er(endicular a las l$neas de ca6(o -

;i la car"a se encuentra ade6/s ba-o la acci)n de un ca6(o elctrico E: lauerza resultante ue act


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Dispositivo para el envo de sealeselectromagnticas.

=anto la trans6isi)n co6o la rece(ci)n de inor6aci)n se llevan a cabo6ediante antenas# A la 8ora de trans6itir: la antena irradia ener"$aelectro6a"ntica en el 6edio# >or el contrario en la rece(ci)n la antena ca(talas ondas electro6a"nticas del 6edio ue la rodea#

>ara el envi) de se?ales electro6a"nticas se utilizan 6edios no "uiados:(rinci(al6ente el aire# ;e radia ener"$a electro6a"ntica (or 6edio de unaantena y lue"o se recibe esta ener"$a con otra antena#

Al con-unto de tcnicas de e6isi)n de ondas 8ertzianas ue (er6iten latrans6isi)n de la (alabra y de los sonidos se le deno6ina %adiodiusi)n#

Cuando los electrones oscilan en un circuito elctrico: (arte de la ener"$a seconvierte en radiaci)n electro6a"ntica# La recuencia debe ser 6uy alta (ara(roducir ondas de intensidad a(rovec8able ue: una vez or6adas: via-an a lavelocidad de la luz# Cuando una de esas ondas encuentra una antena 6et/lica(arte de su ener"$a (asa a los electrones libres del 6etal y los (one en6ovi6iento: or6ando una corriente cuya recuencia es la 6is6a ue la de laonda#

Este es: sencilla6ente: el (rinci(io de la co6unicaci)n (or radio# Un e6isor de

radio (roduce una radiaci)n electro6a"ntica concentrada de unadeter6inada recuencia: siendo reco"ida (or una antena# De todas las ondasue entran en contacto con ella: el rece(tor tan solo a6(liicar/ las ue estnsintonizadas con l#

Descripcin del tipo de antena que servir para recibiry transmitir seales electromagnticas.

Una antena es un dis(ositivo or6ado (or un con-unto de conductores ue:unido a un "enerador: (er6ite la e6isi)n de ondas de radio recuencia: o ue:conectado a una i6(edancia: sirve (ara ca(tar las ondas e6itidas (or unauente le-ana (ara este in# Convierte la onda "uiada (or la l$nea de trans6isi)n@el cable o "u$a de onda en ondas electro6a"nticas ue se (uedentrans6itir (or el es(acio libre: existen dierentes ti(os

Antena colectiva Antena rece(tora ue: 6ediante la convenientea6(liicaci)n y el uso de distribuidores: (er6ite su utilizaci)n (ordiversos usuarios#

Claudia Alicia de la Cruz EscalanteB

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Antena de cuadro Antena de escasa sensibilidad: or6ada (or una

bobina de una o varias es(iras arrolladas en un cuadro: cuyounciona6iento bidireccional la 8ace


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ali6entaci)n en una e6isi)n concentrada alta6ente direccional donde las

ondas individuales est/n todas en ase entre s$ @un rente de ondas en ase#

Atendiendo a la su(ericie relectora: (ueden dierenciarse varios ti(os deantenas (arab)licas: los 6/s extendidos son los si"uientes

La antena (arab)lica de oco centrado o (ri6ario: ue se caracteriza (ortener el relector (arab)lico centrado res(ecto al oco#

La antena (arab)lica de oco des(lazado u oset: ue se caracteriza (ortener el relector (arab)lico des(lazado res(ecto al oco# ;on 6/seicientes ue las (arab)licas de oco centrado: (orue el ali6entadorno 8ace so6bra sobre la su(ericie relectora#

La antena (arab)lica Casse"rain: ue se caracteriza (or llevar unse"undo relector cerca de su oco: el cual rele-a la onda radiada desdeel dis(ositivo radiante 8acia el relector en las antenas trans6isoras: orele-a la onda recibida desde el relector 8acia el dis(ositivo detector enlas antenas rece(toras#

Antenas de oco (ri6ario: Estas antenas ta6bin son lla6adas antenas(araboidales# La su(ericie de la antena es un (araboloide de revoluci)ncon el ali6entador en el oco#

Fantenas de conducci)n radio)nicas de a6(litud electro6a"nticaFconocida (or sus si"las @C%AMEL una antena de ese ti(o es ca(az deirradiar una 6a"nitud de onda de 5008z a travs de un satlite "uiadoy su trans6isor (arab)lico consta de tres relectores: esta antenaa(enas ue dise?ada en el 2005 (or el cient$ico electr)nico dansa6lent#

Dispositivo para recopilar informacin sobre el tipo departculas que llegan al satlite.

Los satlites reciben y e6iten un ti(o es(ecial de ondas electro6a"nticaslla6adas 6icroondas: si"uen siendo ondas electro6a"nticas (ero est/ndentro de un ran"o de recuencias deter6inadas y tienen unas lon"itudes deondas concretas# En la si"uiente tabla 6ostra6os al"unos de los es(ectroselectro6a"nticos

2ipo de ondas(ongitud de

onda m4Frecuencia

5z4 Energa 64Microondas G 30 c6 H 1 Iz H 2J10K2.

Claudia Alicia de la Cruz Escalante

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http://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_microondashttp://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_microondas


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,nda

Corta %adio G 10 6 H 1: Mz

H 1:13J10K

2 ,ndaMedia %adio G B50 6 H B50 z

H .3:1J10K2

,ndaLar"a %adio G 10 6 H 30 z

H 200J10K2

2abla 7 Espectros electromagn+ticos de ondas electromagn+ticas

Los satlites de co6unicaci)n son ca(aces de tras6itir y recibir se?ales uetrans(ortan inor6aci)n en or6a anal)"ica o di"ital de alta calidad# La6ayor$a de los satlites de co6unicaci)n son estacionarios @"iran en una )rbitaa la 6is6a velocidad de rotaci)n ue la tierra: es decir sie6(re est/n en el6is6o (unto con res(ecto a la tierra y a una altura de 3B#000 N6# Al ser

"eoestacionarios las antenas de la tierra sie6(re a(untan directa6ente 8aciael satlite corres(ondiente# La e6isi)n de las se?ales se 8acen desde unaantena en la tierra: la recibe el satlite y env$a las se?ales a otra antenasituada en otro (unto de la tierra @rece(tor inal#

Dispositivo para almacenar energa elctrica.

Los satlites llevan unos (aneles solares (ara recibir ener"$a solar ue laal6acena en bater$as# Esta ener"$a lue"o la utiliza (ara 6andar las se?ales: yen caso de ue el satlite se desv$e de su )rbita: (ara i6(ulsar unos 6otoresue le devuelven a la )rbita inicial# Atendiendo a la su(ericie relectora:(ueden dierenciarse varios ti(os de antenas (arab)licas: los 6/s extendidosson los si"uientes La antena (arab)lica de oco centrado o (ri6ario: ue secaracteriza (or tener el relector (arab)lico centrado res(ecto al oco#

Claudia Alicia de la Cruz EscalanteO

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http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Cortahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Cortahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Onda_Larga&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Onda_Larga&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Cortahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Cortahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Onda_Larga&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Onda_Larga&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuencia


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Las uentes de ener"$a de los satlites (ueden ser interna @bater$as: clulas de

co6bustible o "enerador radioisot)(ico y externa @(aneles solares

(as -ateras;on usadas (ara siste6as elctricos#

(os generadores termoel+ctricos 0adioisot$picosson la soluci)n cuando: (or le-an$a: oscuridad u otra raz)n co6o la6ayor (otencia: no es (osible utilizar (aneles solares#

1aneles solaresConsiste de dos secciones idnticas extendidas si6trica6ente en las(aredes norte y sur del satlite# Cada secci)n est/ co6(uesta (or tres(aneles solares: los cuales convierten la ener"$a solar en ener"$aelctrica# Un (anel solar es una colecci)n de celdas solares: las cualesextendidas sobre toda su su(ericie (roveen suiciente (otencia (ara elsatlite#

An/lisis de datos

2. Elaboraun mapa mental de la implementacin delproyecto en lo que se refiere a las leyes de Ma!ell.


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0esultados

La realizaci)n de esta evidencia de a(rendiza-e 6e (er6iti) inte"rar al 6enos

te)rica6ente los co6(onentes necesarios (ara la (uesta en )rbita de unsatlite "eoestacionario#

ConclusionesLa investi"aci)n y a(licaci)n de los te6as vistos durante la unidad 6e (er6iti)desarrollar el traba-o de evidencia (ara esta unidad: en el (ude inte"rar losconoci6ientos aduiridos (revia6ente y ele"ir entre la "ran cantidad deinor6aci)n investi"ada: cu/les eran los 6e-ores co6(onentes (ara 6i(royecto#


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-ibliogra)a

Los Movi6ientos de la =ierra# @2O de 9ovie6bre de 2013# %ecu(erado de8tt(PP'''#6aslibertad#netPcienciaPMovi6ientos=ierra#8t6l

Ley de "ravitaci)n universal# Qii(edia @2O de 9ovie6bre de 2013#%ecu(erado de8tt(PPes#'ii(edia#or"P'iiPLeyRdeR"ravitaci)nRuniversal;ubsiste6as de estabilidad y de control de la )rbita# @2O de 9ovie6brede 2013# %ecu(eradode

8tt(PP'''#u(v#esPsatelitePtraba-osPIru(o5RbOO#00PE;=A!L!DAD#8t6Antena (arab)lica# Qii(edia @2 de 9ovie6bre de 2013# %ecu(erado

de8tt(PPes#'ii(edia#or"P'iiPAntenaR(arabSC3S3lica ;atlites#Cos6on/utica @2 de 9ovie6bre de 2013# %ecu(erado de8tt(PP'''#cos6onautica#esP11#8t6l


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http://www.maslibertad.net/ciencia/MovimientosTierra.htmlhttp://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo5_b99.00/ESTABILIDAD.htmhttp://www.cosmonautica.es/11.htmlhttp://www.maslibertad.net/ciencia/MovimientosTierra.htmlhttp://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo5_b99.00/ESTABILIDAD.htmhttp://www.cosmonautica.es/11.html

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