MANUAL DE EXPERIMENTOS DE …

1 MANUAL DE EXPERIMENTOSDE ELECTROMAGNETISMOC onstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoDepartamento de Sistemas DigitalesiiLaboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoINDICE DE PR CTICASP resentaci ivPR CTICA 1 Carga El CTICA 6 Superficies Equipotenciales y Campo El 6PR CTICA 11 Capacitores y 11PR CTICA 14 Energ a y Potencia .. 14PR CTICA 18 Resistencia y 18PR CTICA 24 Elementos electromagn ticos .. 24PR CTICA 28PR CTICA 33 Reflexi n y refracci n de ondas electromagn 33PR CTICA 37 Introducci n a gu as de onda y ondas 37PR CTICA 41 Energ a electromagn tica en 41PR CTICA 46 Patrones de radiaci n y polarizaci 46PR CTICA 52 Ganancia de antenas y l neas 52PR CTICA 56 Zonas de Fresnel e interferencia de ondas.

2 56PR CTICA 58 Antenas para microondas: c lculos de enlace .. 58PR CTICA 61 Antenas para microondas: patr n de radiaci 61 PROYECTO FINAL 66 Interconexi n a trav s de fibras pticas .. 66 PROYECTO FINAL 68 Interconexi n a trav s de 68 Departamento de Sistemas DigitalesiiiLaboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoANEXOSANEXO 70 Cuadro Nacional de Atribuci n de 70 DEFINICION DE TERMINOS .. 70 Servicios comprendidos .. 71 ANEXO 76 Especificaciones t cnicas de un radio digital marca 76 ANEXO 77 Especificaciones t cnicas, equipo comercial de 77 ANEXO 78 Especificaciones t cnicas antenas 78 ANEXO 79 Ejemplo de Mapa Topogr fico.

3 79 ANEXO 80 Tablas y gr ficas para c lculos de enlaces de 80 ANEXO 81 Base de datos de la banda de 2 [GHz] .. 81 Departamento de Sistemas DigitalesivLaboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoPresentaci nLas materias de Ondas Guiadas y Microondas, Sat lites y Antenas,correspondientes al plan de estudios de Ingenier a en Telem tica impartido en elInstituto Tecnol gico Aut nomo de M xico, forman parte de una l nea de trabajode suma importancia. En ellas se forma a los alumnos en el rea deElectromagnetismo, tanto en las aplicaciones guiadas, como l neas detransmisi n, fibras pticas y gu as de onda, correspondientes al primer curso,como en las aplicaciones no - guiadas; enlaces de radio, pticos e alumnos adquieren un conocimiento de la teor a electromagn ticabasada en las ecuaciones de Maxwell y tambi n una visi n pr ctica y deaplicaci n.

4 El presente MANUAL pretende cubrir la visi n pr ctica al presentar unaserie de EXPERIMENTOS y ejercicios pr cticos para que los alumnos puedanprofundizar en su conocimiento del electromagnetismo aplicado. Algunas de laspr cticas requieren de material especializado como el de los laboratorios delITAM, y algunas otras se pueden realizar con materiales comunes y accesibles,como son filtros fotogr ficos, tubos de ensaye y recipientes de final se presenta una serie de anexos de datos tiles para los cursos,tanto de aspectos t cnicos como algunos la esperanza que este MANUAL sea de gran utilidad a los alumnos.

5 Lesagradezco la retroalimentaci n que he tenido a lo largo de las Carlos Reyes AldasoroMayo 2000 Departamento de Sistemas Digitales1 Laboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoPR CTICA 1 Carga El ctricaOBJETIVOS Definir el concepto de carga el ctrica. Deducir cu ntos tipos de carga el ctrica existen. Provocar el exceso de carga en cuerpos diversos utilizando cada uno de los m todosdescubiertos. Lograr la descarga de cuerpos por medio de varios NUn pedazo de materia se descompone en muchos tomos arreglados de una maneraespec fica para dicho material.

6 Algunos materiales tienen gran n mero de electrones libres,los cuales pueden moverse por el material. Estos tienen la capacidad de transferirelectrones de un objeto a otro y se llaman conductores. Por el contrario, un aislador es unmaterial que se resiste al flujo de carga. Un semiconductor es un material intermedio en sucapacidad para transportar carga, cuyo comportamiento puede variar enormementemediante la adici n de impurezas o por un cambio en la dos materiales particulares se ponen en contacto ntimo, alguno de sus electronesunidos d bilmente pueden transferirse de un material a otro.

7 Quedando un exceso deelectrones en uno y una deficiencia en el tambi n el fen meno de redistribuci n de carga, proceso durante el cual no se ganani se pierde carga, simplemente la carga del cuerpo neutro se redistribuye. Laredistribuci n de cargas debido a la presencia de un objeto cercano cargado puede ser tilpara cargar objetos sin que haya contacto. Este proceso llamado inducci n de cargas,puede llevarse a cabo sin ninguna p rdida de carga del cuerpo Un generador de Van de Graff Una esfera de descarga Una esfera aisladaDepartamento de Sistemas Digitales2 Laboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr bano Un electroscopio Dos soportes universales, con un hilo aislante y una tira de polietileno Una piel de conejo, un pa o de franela, otro de seda y un trozo de polietileno Barras de vidrio.

8 Acr lico y pl stico PVC Una punta met lica afilada Un muestreador Una cajetilla de cerillos Fibras de algod nDESARROLLO1. Carga El ctricaFrote la tira de polietileno con la franela y col quela sobre el hilo aislante seg n se muestraen la figura un cerillo encendido a la tira y observe. Fr tela nuevamente y susp ndala. Frotecada una de las barras con los pa os, la piel o el polietileno y ac rquelas a la tira, una poruna y observe el efecto en la 1 Cu ntos tipos de fuerza existen en los EXPERIMENTOS realizados? Argumentar 2 En qu difiere esta propiedad con respecto a la llamada masa gravitatoria conocida?

9 Hilo aislanteTira de polietilenoSoporteuniversalFigura 1 Departamento de Sistemas Digitales3 Laboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoPREGUNTA 3 Cu ntos tipos de carga el ctrica se detectan? Explique el fundamento de sus afirmacionesInvestigar la convenci n de Benjam n 4 Qu ocurre al aproximar cuerpos que tienen el mismo tipo de carga y qu ocurre cuandotienen de tipo diferente?Coloque las fibrillas de algod n entre las dos esferas conductoras, como se muestra en lafigura 2, haga funcionar el generador y observe el movimiento de aqu Procesos de CargaUn cuerpo cualquiera se encuentra con carga neutra en su estado natural, es decir, no tieneexceso de cargas negativas ni positivas.

10 Para que este cuerpo tenga carga de alg n signo,se debe provocar el exceso de alguno de estas cargas utilizando alg n m todo:frotamiento, contacto o inducci n. Compruebe que la esfera est cargada por medio de latira de polietileno y del 5 Describa el proceso para lograr la carga de la esfera. Si quisiera identificar el tipo decarga, c mo lo har a?PREGUNTA 6 Esfera dedescargaGenerador deVan de GraffFigura 2 AfibrillasBDepartamento de Sistemas Digitales4 Laboratorio de Ondas GuiadasConstantino Carlos Reyes AldasoroAnte Salcedo Gonz lezFernando Carrillo Valderr banoDescriba el funcionamiento del 7 Qu tipo de carga tiene la esfera del Generador de Van de Graff y cu l la parte met licade la base?