Conceptos Clave de Electromagnetismo y Ondas: Definiciones y Fórmulas

Teorema de Ampère y Conceptos Relacionados

Teorema de Ampère

La circulación del campo magnético a lo largo de un camino cerrado C es igual al producto de la constante de permeabilidad magnética (μ) por la intensidad de corriente neta que atraviesa cualquier superficie delimitada por la curva C.

Tipos de Ondas

Onda Longitudinal

Movimiento ondulatorio en el que la dirección de variación de la magnitud (escalar o vectorial) que caracteriza la perturbación coincide con la dirección de propagación de la onda. Ejemplo: El sonido.

Onda Transversal

Movimiento ondulatorio en el que la dirección de variación de la magnitud (escalar o vectorial) que caracteriza la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación. Ejemplos: Una cuerda tensa, las ondas electromagnéticas.

Propiedades Magnéticas de los Materiales

Imantación de Saturación (M_s)

Es la imantación máxima (M) que puede alcanzar un material.

Imantación Remanente (M_r)

Es la imantación (M) que mantiene el material cuando se elimina la excitación magnética externa (H = 0).

Excitación Coercitiva (H_c)

Es la excitación magnética (H) necesaria para desimantar el material (M = 0).

Conceptos Adicionales

Momento Magnético

El momento magnético (m) de un circuito cerrado se define como el producto de la intensidad de corriente que circula por el circuito y el vector superficie (S) del área delimitada por el circuito.

Periodo Espacial (Longitud de Onda)

Distancia entre dos puntos consecutivos de una onda que se encuentran en el mismo estado de perturbación. Se relaciona con el número de onda (k).

Periodo Temporal

Intervalo de tiempo entre dos puntos consecutivos de una onda que se encuentran en el mismo estado de perturbación. Se relaciona con la velocidad de propagación (v) y la longitud de onda (λ): T = λ / v.

Inducción Electromagnética

Coeficiente de Autoinducción (L)

En un circuito cerrado recorrido por una corriente i, esta corriente genera un campo magnético B, cuyo flujo a través del propio circuito se denomina Φ₁₁. Este flujo es proporcional a la corriente: Φ₁₁ = L * i, donde L es el coeficiente de autoinducción, que depende de la geometría del circuito. La unidad de medida de L es el henrio (H).

Coeficiente de Inducción Mutua (M)

Consideremos dos circuitos, C1 y C2. Si por C1 circula una corriente i₁, se genera un campo magnético B₁ cuyo flujo atraviesa C2, denotado como Φ₂₁. Este flujo es proporcional a i₁: Φ₂₁ = M * i₁. El coeficiente de inducción mutua (M) se define como el cociente entre el flujo a través de un circuito debido al campo magnético creado por el otro circuito y la intensidad de corriente que circula por este último.

Vector de Poynting

El vector de Poynting (N) se define como el producto vectorial del campo eléctrico (E) y el campo magnético (H): N = E x H.

• Módulo: |N| = E * H * sin(θ), donde θ es el ángulo entre E y H.
• Dirección: Perpendicular al plano formado por E y H.
• Sentido: Determinado por la regla de la mano derecha, indicando la dirección de propagación de la onda.
• Significado Físico: Representa la energía que transporta la onda electromagnética por unidad de tiempo y unidad de superficie (W/m²).

Justificación dimensional: [N] = [E][H] = ([F][I] / [q][l]) = (MLT^-2IL) / (ITLL) = ML²T^-2 / TL²