INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”-ZACATENCO-
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA


ACADEMIA DE ELECTROMAGNETISMO
LAB. DE CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNETICAS


GRUPO 3CV1


SECCION B


EQUIPO 4-B


Practica Nº1

“Presencia y detección de energía electromagnética”


Fecha de realización: 14-Octubre-2013
Fecha de entrega: 28-Octubre-2013






OBJETIVO: Comprobar la ley del inverso cuadrado cuantificando la energía electromagnética del entrenador de microondas, ademas de trazar el patrón de radiación de las antenas de dicho sistema.

PRESENCIA Y DETECCIÓN DE ENERGÍA ELECTROMAGNETICA PRACTICA 1.
Introducción teórica
Hay dos maneras de representar una onda electromagnética plana:
En la imagen se ve la longitud de un vector que varía en forma sinusoidal. Para una onda plana que se desplaza en dirección x, el valor de B y E son los mismos en todos los puntos de cualquier plano yz.
En el segundo método la densidad de las líneas de campo indican las intensidades variables de estos, si se colocara un alambre recto se produciría una corriente oscilatoria. Este fenómeno se puede observar con mayor claridad en las antenas  para la recepción de señal  de radio y TV.
Propagación de onda y atenuación
Las ondas electromagnéticas se constituyen de un campo eléctrico variable con el tiempo  que genera un campo magnético, que a su vez induce a  un campo eléctrico  y así sucesivamente, lo que produce que la energía sepropague. Es un campo que se propaga y que contiene energía.
El espectro electromagnético
En un principio, se puede generar y detectar ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia. Todas las ondas electromagnéticas se agrupan en el espectro electromagnético. Una onda electromagnética se genera por cargas en movimiento acelerado. Algunos de los mecanismos generadores son
Radiación por antenas.
Radiación por desaceleración.
Transiciones electrónicas.
Decaimiento gamma
Radiación de cuerpo negro.
Para este caso nos enfocaremos a  la radiación por antenas, en la cual explicaremos a que se refiere.

Radiación por antenas
La antena esta conectada a un  potencial alterno, que varía la frecuencia a la que se transmitira la onda, y lleva la información que se transmitira. Los electrones en la antena se aceleran y radian una onda electromagnética. Para mayor eficiencia de radiación (menos pérdidas), la antena debe ser de longitud igual a media longitud de onda o de un cuarto de longitud de onda.
Fibra optica
Los sistemas basados en líneas de transmisión y guías de onda son impracticos para comunicaciones de largas distancias y altas frecuencias, por alta disipación de energía en línea, y  por la imposibilidad de tender una guía de onda en distancias mas grandes que unos cuantos metros. Para estas aplicaciones, los sistemas de transmisión usan fibra óptica, un conductor dieléctrico que confina o guía una onda electromagnética por medio de reflexión total.
La forma en que funciona un sistema de fibra óptica es la siguiente: El transmisor procesa una señal eléctrica; esta señal se usa paramodular la intensidad de una fuente de luz, que es por lo general un laser semiconductor. Esta luz modulada se transmite a través de fibra óptica, en casos típicos con muy poca disipación y dispersión.
Antena
Una antena es un dispositivo diseñado para emitir o recibir ondas electromagnéticas. La antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas y una receptora realiza la función inversa.
Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mas pequeñas que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones de la mitad de longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas.
En el estudio de antenas es importante conocer lo que es el patrón de radiación.
Diagrama de radiación o Patrón de radiación
Un patrón de radiación es un diagrama polar o grafica que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativo.
Los parametros mas importantes del diagrama de radiación son
Dirección de apuntamiento: Es la de maxima radiación. Directividad y Ganancia.
Lóbulo principal: Esel margen angular en torno a la dirección de maxima radiación.
Lóbulos secundarios: Son el resto de maximos relativos, de valor inferior al principal.
Ancho de haz: Es la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad.
Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor maximo del lóbulo principal y el valor maximo del lóbulo secundario.
Relación delante-atras (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de maxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.
Campos Cercanos y Lejanos
 El campo de radiación que se encuentra cerca de una antena no es igual que el campo de radiación que se encuentra a gran distancia. El termino campo cercano se refiere al patrón de campo que esta cerca de la antena, y el termino campo lejano se refiere al patrón de campo que esta a gran distancia. Durante la mitad del ciclo, la potencia se irradia desde una antena, en donde parte de la potencia se guarda temporalmente en el campo cercano. Durante la segunda mitad del ciclo, la potencia que esta en el campo cercano regresa a la antena. Esta acción es similar a la forma en que un inductor guarda y suelta energía. Por tanto, el campo cercano se llama a veces campo de inducción. La potencia que alcanza el campo lejano continúa irradiando lejos y nunca regresa a la antena por lo tanto el campo lejano se llama campo de radiación. La potencia de radiación, por lo general es la mas importante de las dos-, por consiguiente, los patrones de radiación de la antena, por lo regular se dan para el campo lejano.
Cuando queremos realizar algunas aplicaciones comopara comunicaciones vía satélite o la telefonía móvil, la transmisión se hace a través de la atmósfera o el espacio libre con antenas trasmisoras y receptoras.
La trasmisión de señales con antenas ofrece algunas ventajas importantes
·         La velocidad de propagación es la de la luz en el espacio libre
·         Puede hacerse con muy poca disipación y dispersión.
·         Los sistemas son de mantenimiento relativamente facil
Y las desventajas son
·         La falta de privacidad en la comunicación.
·         La gran atenuación de la señal en la atmósfera terrestre para ciertos rangos de frecuencia.
·         Y el gran tamaño de las antenas para aplicaciones en bajas frecuencias o para recepción de señales de baja potencia.
Como regla general, podemos decir que el tamaño de una antena es similar a la longitud de onda de la señal que debe transmitirse/recibirse, por lo que para aplicaciones en altas frecuencias se puede usar antenas de tamaño reducido.
DESARROLLO
Equipo y material empleado
Entrenador de microondas MWT-S30 Nº de serie, con rieleo y adimetros de geometría.
Mesa de trabajo HM-2230, IPN COFAA 1992-94            
Hojas de papel milimetrico
Hojas de papel polar
Flexómetro
Transportador
Procedimiento
1  A distancia cero de referencia en metros, se establece la lectura de 1mA.
2  Retiramos la antena receptora de 5 cm en 5 cm y tomar lecturas.

3  Graficar según las lecturas tomadas.
4.  Después a una distancia de referencia tomamos la lectura (1mA).
5.  Giramos la antena transmisora de 10º en 10º y tomamos las lecturas.6.  Graficar en papel polar.
RESULTADOS
Tabla de corriente vs distancia
           DISTANCIA                      CORRIENTE
d(m)
I(mA)
0.507
1
0.557
0.65
0.607
0.43
0.657
0.4
0.707
0.21
0.757
0.2
0.807
0.19
0.857
0.17
0.907
0.10
0.957
0.05
1.007
0.03
1.057
0.01


Tabla de la corriente tomando los angulos.
Angulos
I(mA)
0º
2
10º
1
20º
0.1
30º
0
40º
0
50º
0
60º
0
70º
0
80º
0
90º
0
100º
0
                         
OBSERVACIONES
Al momento de elaborar esta  practica, notamos que los materiales que utilizamos  no estan en buen estado, ya que tienen errores de calibración, medición aunado a los errores de mediciones comunes. Nos percatamos que al momento de hacer las medidas no son tan precisas ya que no se  podían observar con claridad. Las medidas tomadas cabe aclarar son aproximaciones mas no son medidas exactas, esto se puede  confirmar en la diferencia entre las graficas practicas y las graficas analíticas.  
Al término de la practica observamos  las discrepancias en resultados, con compañeros que siguieron los mismos pasos que nosotros y  consideramos que se debe a  las diferentes generalidades de cada  aparato.
COCLUSIONES
Mendoza Altamira Darío
La practica la realizamos con el fin de detectar las ondas electromagnéticas con la ayuda del equipo de laboratorio, todas las lecturas detectadas cambiaban de intensidad dependiendo de la longitud de separación o el cambio de angulos del emisor, con esto podemos saber que las ondas electromagnéticastienen un campo eléctrico que es variable con el tiempo y genera un campo magnético los cuales siempre se propagan junto con ellas.
Martínez Farias Guillermo
Para poder enviar una onda electromagnética hacia un punto muy lejano se necesita de una frecuencia muy grande que pueda ser captada en dicho punto. 
En los materiales que no son conductores de electricidad se pudo observar en el galvanómetro que la aguja indicadora no registraba cambios, esto quiere decir que la onda electromagnética se propagaba libremente por el material, en un caso contrario al colocar material conductor entre el transmisor y el receptor no la aguja indicaba cero, esto por que la onda electromagnética se reflejaba y simplemente nos quedabamos con el campo eléctrico.
Orozco Ramírez Angel
Con los resultados obtenidos en la practica podemos afirmar que las ondas electromagnéticas siempre van a estar acompañadas de un campo magnético como lo vimos experimentalmente, aunque a simple vista no fuera apreciable, las ondas electromagnéticas se detectaban gracias a las lecturas obtenidas. 
ademas de que la intensidad detectada puede variar, esto depende del angulo en que sean tomadas las lecturas ademas de la separación entre los receptores de la onda. por eso tuvimos cuidado de que estuvieran perfectamente alineadas cada vez que recorríamos el receptor concluyendo que a mayor distancia menor intensidad de corriente de la onda electromagnética. 
BIBLIOGRAFIA
Teoría electromagnética. 7ma edición de William Hayt
Líneas de transmisión en electromagnetismo. De Ulaby
Electromagnetic engineering. De Carl T.A.Jhonk