1-4 Lineas de Transmicion

Las líneas de transmisión confinan la energía electromagnética a una región del

espacio limitada por el medio físico que constituye la propia línea, a diferencia de

las ondas que se propagan en el aire, sin otra barrera que los obstáculos que encuentran

en su camino. La línea está formada por conductores eléctricos con una

disposición geométrica determinada que condiciona las características de las ondas

electromagnéticas en ella.

En los sistemas de comunicaciones, las líneas de transmisión encuentran numerosas

aplicaciones no sólo en el transporte de señales entre una fuente y una carga,

sino también como circuitos resonantes, filtros y acopladores de impedancia. Algunas

de las aplicaciones más comunes incluyen el transporte de señales telefónicas,

datos y televisión, así como la conexión entre transmisores y antenas y entre éstas y

receptores.

El análisis de las líneas de transmisión requiere de la solución de las ecuaciones del

campo electromagnético, sujetas a las condiciones de frontera impuestas por la

geometría de la línea y, en general, no puede aplicarse la teoría clásica de circuitos,

ya que ésta se ocupa de circuitos con parámetros concentrados, en tanto que en una

línea los parámetros son distribuidos. Dichos parámetros son: resistencia, inductancia,

capacidad y conductancia y, en los circuitos eléctricos convencionales, están

concentrados en un solo elemento o componente bien localizado físicamente. Se

considera que, en un circuito, los parámetros son concentrados cuando las dimensiones

físicas de sus componentes, incluyendo los hilos de conexión, son mucho

menores que la longitud de onda de la energía manejada por el circuito. Si las dimensiones

del circuito y sus componentes son comparables a la longitud de onda o

menores que ésta, el circuito debe considerarse como de parámetros distribuidos y

su tratamiento requiere de la teoría de líneas de transmisión, derivada de la teoría

del campo electromagnético. Así en una línea de transmisión, la resistencia, inductancia,

capacidad o conductancia no pueden considerarse concentradas en un punto

determinado de la línea, sino distribuidos uniformemente a lo largo de ella.

1-3 UNIDADES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS

1-3 UNIDADES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS

Las unidades para las dimensiones fundamentales se denominan unidades fundamentales o basicas. En el sistema Internacional de Unidades se utilizan las unidades basicas las cuales son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, y la candela.

Las unidades para otras dimensiones se denominan unidades secundarias o derivadas y se basan en estas unidades fundamentales.

El Si completo contiene no solo unidades sino tambien otras recomendaciones, una de las cuales es que los multiplos y submultiplos de las unidades del SI deben establecerse en multiplos de 10 al cubo y de 10 a la -3. Por lo tanto, el kilometro y el milimetro son unidades preferidas de longitud, pero el centimetro no lo es.

1-2 DIMENSIONES Y UNIDADES

1-2 DIMENSIONES Y UNIDADES

Se atribuyen a Lord Kelvin estas palabras:

"Cuando se puede medir aquello de que se esta hablando y expresarlo en numeros, se sabe algo de ellos; pero cuando no se puede medir, cuando no se expresa en numero, su conocimiento es superficial e insatisfactorio; puede ser el principio del conocimiento, pero se ha progresado escasamente en el pensamiento de la ciencia, cualquiera que esta sea."

A esto se podria agregar que antes de que podamos medr algo, debemos definir sus dimensiones y proporcionar algun estandar o patron o unidad de referencia, en terminos de la cual, la cantidad puede expresarse numericamente.

Una dimension define alguna caracteristica fisica. Por ejemplo,longitud, masa, tiempo, velocidad y fuerza son dimensiones. Las dimensiones de longitud, masa, tiempo, corriente electrica, temperatura e intensidad luminosa se consideran como dimensiones fundamentales, puesto que otras diensiones pueden definirse en terminos de estas seis.

Una unidad es un patron o referencia por medio de la cual una dimension puede expresarse numericamente. En consecuencia, el metro es una unidad en terminos de la cual puede expresarse la dimension de longitud y el kilogramo es una unidad en terminos de la cual puede expresarse la dimension de la masa.

CAPITULO 1. ELECTROMAGNETISMO

1 INTRODUCCION

1.1 ELECTROMAGNETISMO: SU HISTORIA E IMPORTANCIA

Las fuerzas eléctricas y magnéticas, la gravedad y las llamadas fuerzas "débiles" y "fuertes" son las cinco fuerzas conocidas de la física. La gravedad es dominante a una escala planetaria y estelar, mientras que las fuerzas débiles y fuertes son importantes dentro del núcleo de los átomos; las fuerzas eléctricas y magnéticas son fundamentales en el intermedio. De hecho, la mayor parte de las fuerzas que no son gravitacionales, son eléctricas o magnéticas.

El electromagnetismo abarca tanto la electricidad como el magnetismo y es básico para todo lo eléctrico y lo magnético. Aunque un resistor, capacitor o inductor puede considerarse como un elemento de circuito de dos terminales, sin tomar en cuenta la teoría del campo electromagnético. la comprensión de los que ocurre dentro de estos elementos de circuito requiere un conocimiento de los campos magnéticos, siendo un campo cualquier región en la que actúan fuerzas eléctricas y magnéticas.

La naturaleza de las ondas electromagnéticas consiste en la propiedad que tienen el campo eléctrico y magnético de generarse mutuamente cuando cambian en el tiempo.

Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda electromagnética depende de su frecuencia (o longitud de onda ): entre mayor su frecuencia mayor es la energía:

W = h f, donde W es la energía, h es una constante (la constante de Plank) y f es la frecuencia.

 

El plano de oscilación del campo eléctrico (rayas rojas en el diagrama superior) define la dirección de polarización de la onda . Se dice que una fuente de luz produce luz polarizada cuando la radiación emitida viene con el campo eléctrico alineado preferencialmente en una dirección.

Históricamente, el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes.

Sin embargo, los descubrimientos de Oersted y luego de Ampère , al observar que la aguja de una brújula tomaba una posición perpendicular al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Así mismo los estudios de Faraday en el mismo campo, sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno.

La idea anterior fue propuesta y materializada por el físico escocés James Clerk Maxwell ( 1831 - 1879 ), quien luego de estudiar los fenómenos eléctricos y magnéticos concluyó que son producto de una misma interacción, denominada interacción electromagnética, lo que le llevó a formular, alrededor del año 1850 , las ecuaciones antes citadas, que llevan su nombre, en las que se describe el comportamiento del campo electromagnético. Estas ecuaciones dicen esencialmente que:

•  Existen portadores de cargas eléctricas, y las líneas del campo eléctrico parten desde las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.

•  No existen portadores de carga magnética; por lo tanto, el número de líneas del campo magnético que salen desde un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que entran a dicho volumen.

•  Un imán en movimiento, o, dicho de otra forma, un campo magnético variable, genera una corriente eléctrica llamada corriente inducida.

•  Cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.