Ejercicio 2-5 con valores modificados

Video ilustrativo:campo magnetico terrestre

¿Que es la Histérisis ?

El término "histéresis" se deriva de ὑστέρησις, Una antigua palabra griega que significa "deficiencia" o "a la zaga". Fue acuñado alrededor de 1890 por Sir James Alfred Ewing para describir el comportamiento de los materiales magnéticos.
Se define como: la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado a esas circunstancias.
Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un campo magnético, cesa la aplicación de éste, el material no anula completamente su magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual.

Para desimantarlo será precisa la aplicación de un campo contrario al inicial.
Este fenómeno se llama HISTERESIS magnética, que quiere decir, inercia o retardo.
Los materiales tiene una cierta inercia a cambiar su campo magnético.

La figura representa el llamado CICLO DE HISTERESIS (también lazo o bucle de histéresis) de un determinado material magnético.Se supone que una bobina crea sobre dicho material magnético una intensidad de campo H, el cual induce en ese material magnético una inducción (valga la redundancia) de valor B.

Así a una intensidad de campo H0 le corresponderá una inducción de valor B0.

Si ahora aumenta H (aumentando la corriente que circula por la bobina) hasta un valor H1, B también aumentará hasta B1. (Ver figura)

Pero si ahora restituimos H a su valor inicial H0 , B no vuelve a B0 , sino que toma un valor diferente B2. (Obsérvese que el camino "a la ida" es distinto que "a la vuelta" lo que implica que para restituir la inducción en el núcleo a su primitivo valor, es preciso aplicar una corriente suplementaria de signo opuesto).

El punto S representa la saturación del núcleo magnético.
Una vez saturado el núcleo,
B no puede aumentar por mucho que lo haga H.

Cada material tiene su propio lazo de histéresis característico. Hay veces en que interesa acentuar la histéresis, como ocurre en los núcleos de las memorias magnéticas, por lo que se fabrican ferritas doc ciclo como el de la figura siguiente:

Otras veces por el contrario, como ocurre en la mayoría de las máquinas eléctricas (transformadores, motores, generadores), interesa un núcleo cuyo ciclo de histéresis se lo más estrecho posible ( el camino "a la ida" coincida con el camino "a la vuelta") y lo más alargado posible (difícilmente saturable), como el de la figura siguiente:

Esta pretensión tiene su razón de ser. En efecto: se invierta una potencia exclusivamente en magnetizar el núcleo, esta potencia no tiene ninguna otra aplicación práctica, por lo que se puede hablar de potencia perdida en imantación del núcleo y, efectivamente, se consideran las llamadas PERDIDAS POR HISTERESIS. Como quiera que éstas resultan ser directamente propocionales al área del lazo de histéresis, interesa pues que esta área sea lo menor posible.

Ejercicio 2-3 con valores modificados

Los valores modificados fueron las frecuencias y el material dieléctrico.

Ejercicio 2-2 con valores modificados

Los valores modificados fueron la frecuencia,el dieléctrico y el conductor

Diagrama a bloques (Transmisor y receptor)

Diagrama a bloques de un radiotransmisor

Diagrama a bloques de un receptor AM

Diagrama a bloques de un transmisor AM

Todo acerca del "Curiosity"

La Mars Science Laboratory (abreviada MSL), conocida como Curiosity,2 3 del inglés 'curiosidad', es una misión espacial que incluye un astromóvil de exploración marciana dirigida por la NASA. Programada en un principio para ser lanzada el 8 de octubre de 2009 y efectuar un descenso de precisión sobre la superficie del planeta en 2010 entre los meses de julio y septiembre,4 5 fue finalmente lanzado el 26 de noviembre de 2011 a las 10:02 am EST, y aterrizó en Marte exitosamente en el cráter Gale el 6 de agosto de 2012, aproximadamente a las 05:31 UTC enviando sus primeras imágenes a la Tierra.6

Se trata del robot más avanzado que se ha construido hasta la fecha. Curiosity pesa poco menos de una tonelada y tiene todo tipo de instrumentos científicos. La energía para su funcionamiento la obtiene de una batería nuclear, que es un Generador Termoeléctrico de radioisótopos. Esta batería tiene unos diez años de autonomía. El robot tiene tres metros de largo y dos de altura, consta de seis ruedas y su avance le permite desarrollar una velocidad de hasta 200 metros por hora.

Mars Science Laboratory es el nombre de la misión y también de la sonda espacial que llevará al robot. Esta nave transportará al Curiosity junto con un deflector térmico, el paracaídas y la grúa que lo depositará en el suelo. El lugar de aterrizaje del Curiosity es el cráter Gale. Este sitio ha sido elegido porque es una zona con muchos estratos geológicos a la vista y otras muchas curiosidades geomorfológicas. Desde el cráter se podrá evaluar en detalle buena parte de la historia geológica del Planeta Rojo, cómo era su atmósfera, si tuvo agua o campo magnético.

El objetivo de la misión es estudiar la habitabilidad pasada y presente de Marte. No va a buscar si hay vida, sino analizar con minuciosidad las opciones de que ésta exista, o haya existido. Para eso, además de la historia geológica del planeta también estudiará la atmósfera y la meteorología marciana. El Curiosity está equipado con diez instrumentos científicos diferentes, cada uno dirigido por un equipo de investigadores. Lleva varias cámaras, un espectrómetro láser y una estación meteorológica. Todos tienen tecnología capaz de soportar las duras condiciones marcianas y ofrecer resultados precisos.

En cuanto al tiempo de duración de los estudios, la misión MSL está prevista para dos años, aunque el Curiosity se ha construido para poder operar muchos años más. La pila nuclear le permite funcionar sin depender de placas solares, que se deterioran en Marte, y superar los diez años de trabajo continuo en ese planeta. El rover enviará los datos de sus experimentos a través de los satélites artificiales que orbitan el Planeta Rojo y durante las primeras 90 jornadas de la misión, todos los científicos que trabajan en MSL estarán en la sede del Jet Propulsion Laboratory en California, para tomar las decisiones que sean pertinentes.

En cuanto al aterrizaje, para el Curiosity se ha diseñado una técnica bastante compleja, pues este método de aterrizaje se ha considerado el más seguro y viable para el éxito de la misión. Por ejemplo, tiene que frenar desde más de 20,000 km/h en siete minutos. Consta de un deflector térmico para la entrada en la atmósfera, con un paracaídas gigante para llevarlo por debajo de la velocidad del sonido y con una grua estabilizada en el aire por cohetes, que deberán hacer su trabajo sin supervisión humana.

Diagrama sobre el aterrizaje y descenso del "curiosity "

¿Como se comunica "Curiosity" con nosotros?

La complejidad técnica y la dificultad de todas las maniobras ha sorprendido tanto por su elaborada planificación como por su cuidada ejecución. Ahora, el rover más curioso de la Nasa está en la superficie marciana pero, ¿cómo puede comunicarse desde tan lejos con nosotros?, ¿a qué velocidades lo hace?

Antenas y vehículos orbitales

Curiosity tiene tres antenas principales de comunicaciones, ubicadas en su parte trasera, que sirven para transmitir datos directamente hasta la Tierra o bien a los vehículos Mars Odyssey y Mars Reconnaissance que se encuentran orbitando alrededor de Marte.

Una de estas antenas, que funciona en la banda UHF de 400 MHz, es únicamente para corto alcance y sirve para establecer enlaces con los vehículos orbitales, mientras que las otras dos (una de baja ganancia y otra de alta ganancia) son de largo alcance y pueden comunicarse directamente con la Tierra, o más concretamente con las antenas de la Deep Space Network (DSN).

La DSN es una red internacional de antenas que proporcionan enlaces de comunicaciones entre los científicos y las diferentes misiones espaciales, formada principalmente por tres estaciones de comunicaciones de espacio profundo situadas en diferentes partes del mundo en posiciones de 120 grados, de forma que pueda cubrirse todo el espacio observable desde la Tierra teniendo siempre las misiones bajo la cobertura de alguna de las estaciones. Están situadas en Goldstone, Estados Unidos (desierto de Mojave), en Canberra, Australia, y en Robledo de Chavela en Madrid.

DSN NASA

Aunque Curiosity puede usar sus antenas de largo alcance para comunicarse con la DSN y de hecho usa la de alta ganancia (que es orientable para que no sea necesario mover el rover al recibir o enviar datos, sólo la antena) para recibir instrucciones desde la Tierra, resulta más eficiente usar a los vehículos orbitales como nodos intermedios para transmitir grandes volúmenes de datos.

Curiosity, la Banda Ancha aún no llega a Marte

¿Por qué no transmitir directamente del rover a la Tierra? Pues porque las velocidades alcanzadas son bastante reducidas. En concreto, los enlaces directos hasta las DSN apenas van de los 500 bits por segundo hasta los 32 Kbps, vamos, algo así como los módems que teníamos por casa hace más de 10 años.

Las comunicaciones a través del Odyssey son un poco más rápidas, ya que se pueden establecer enlaces de entre 128 y 256 Kbps. Pero las auténticas conexiones de “Banda Ancha marciana” vienen de la mano del Mars Reconnaissance, gracias al que se pueden seleccionar automáticamente diferentes velocidades de hasta 2 Mbps.

Los enlaces con los vehículos orbitales pueden establecerse durante aproximadamente 8 minutos en cada pasada de éstos sobre el Curiosity, tiempo durante el cual pueden transmitirse entre 100 y 250 Mb de datos a la Tierra, proceso que si se hiciera de forma directa tardarían más de 20 horas en completarse.

En estos datos se envían tanto fotografías captadas por las cámaras digitales como diferente telemetría del rover, por lo que deben en muchos casos compartir este canal de comunicaciones, de ahí que en los primeros días de la misión tardaran en llegarnos las primeras imágenes.

Generaciones vehículos marcianos Tres generaciones de vehículos marcianos

La verdad es que es un tema apasionante y muy relevante actualmente .Si estas interesado y quieres saber mas sobre el tema dejo el link de la pagina de la NASA donde actualizan constantemente con fotos y vídeos sobre la minios a marte. 

Pagina oficial de la NASA (en ingles )

Videos:

Resumen: Introducción a las lineas de transmisión

Sistemas de comunicaciones alámbricos e inalámbricos
Un sistema de comunicaciones permite trnsmitir y o recibir información. Los componentes y las características del sistema determinan que tipo de información puede ser transmitida o recibida, cuanta,  en que frecuencias, con que rapidez y fidelidad, a que costo y con que tanta cobertura, además de su grado de imunidad a interrupciones.
Los elementos fundamentales de un sistema de comunicaciones :

Por lo que se refiere al canal o medio de transmisión, existen dos opciones alámbrico o inalámbrico. En el primer caso se puede usar una línea bifilar de cobre, un cable  coaxial, una guía de ondas rectangular o una fibra óptica multimodo de índice gradual, estos son conocidos en forma de cables . Son visibles, tangibles y, además flexibles en la mayoría de casos, pero solo pueden enlazar un punto fuente con un solo punto destino.
La alternativa inalámbrica corresponde a la transmisión a través del aire, usando antenas, estas varian su tamaño según las frecuencias trabajadas, la información a transmitir y la dirección; A diferencia del medio alámbrico si permite llegar simultáneamente con un solo punto transmisor a varios puntos de destino pero la calidad puede ser afectada por interferencias, un caso importante y exclusivo de las comunicaciones inalámbricas es la posibilidad de enlazar puntos móviles (aviones, barcos, autos, etc)con puntos fijos, o bien con puntos móviles igual.
Independientemente del medio empleado, la señal se ira atenuando y distorsionando conforme avance rumbo a su destino, debido a alas perdidas por el calor en los conductores o por la absorción y dispersión de energía en las moléculas de la atmosfera.

Tipos de líneas

Una línea de transmisión es cualquier sistema de conductores, semiconductores, o la combinación de ambos, que puede emplearse para transmitir información , en la forma de energía eléctrica o electromagnética, entre dos puntos. La línea bifilar es la configuración mas simple, tiene el menor ancho de banda y la menor capacidad de transmisión. Todas las configuraciones mostradas a continuación son capaces de transmitir información. Unas tienen un solo conductor cerrado(guías de onda), otras poseen dos conductores (línea bifilar, placas paralelas , microcinta y cable coaxial), otras tres conductores(triplaca), o simplemente un material dieléctrico (fibra óptica), cada una tiene sus características, bondades y aplicaciones diferentes todas ellas pueden ser analizadas matemáticamente resolviendo el conjunto de ecuaciones diferenciales de Maxwell.

Tradicionalmente se ha dado por denominar “líneas” a las estructuras con dos elementos conductores, como el par de hilos y el cable coaxial, y “guías de onda” a las estructuras de un solo elemento conductor, las fibras ópticas por su parte han merecido su nombre muy particular, aunque también son guías de onda o líneas de transmisión. Las dimensiones practicas de cada tipop de línea dependen del rango de frecuencias en el que se desea transmitir.
Asimismo, existen otras configuraciones que se derivan de las mostradas en la Fig. 1-3, si los dos conductores de la línea bifilar son rodeados por una pared circular metálica, las perdidas por radiación se eliminan, este nuevo arreglo se denomina línea bifilar blindada. Otro ejemplo seria el de la guía de ondas “con caballete” que es una gua rectangular con dos placas metálicas colocadas en su interior, que aumenta el ancho de banda de operación de la guía.
Conviene indicar que las guías de un solo conductor y los cables coaxiales no presentan perdidas de potencia por radiación. La propagación de la información en las fibras ópticas también se realiza por medio de repetidas reflexiones a lo largo de la línea.

Evolución, frecuencias y aplicaciones
Durante milenios, el hombre solo pudo transmitir muy limitadas cantidades de información, a muy baja velocidad, y con un rango de alcance muy corto y estos medios eran poco confiables en su eficacia, aun con la escritura e imprenta los mensajes podían tardar semanas o meses en llegar a su destino .
Las invenciones y el uso practico del telégrafo y el teléfono vinieron a cambiar las cosas radicalmente. Las primeras líneas consistían en un solo conductor de hierro suspendido por postes y el retorno de la corriente eléctrica se conseguía por tierra, esta era la configuración mas económica pues se ahorraba alambre, pero había muchas pérdidas por fugas de corriente. Por su parte, los cables subterráneos no tardaron mucho en aparecer, los tendidos aéreos siguieron utilizándose en las afueras de ciudades para interconectarlas.

Cada linea de transmisión tiene su propia razón de ser en el tiempo, y ademas ofrece sus apliaciones y sus ventajas técnicas o económicas muy particulares. Los datos presentados en la tabla tienen como objetivo resaltar la enorme diferencia de operación de las lineas mas populares y ,  por tanto, la importancia e inevitable necesidad de estudiar cada una de ellas.

Cuando se desea conectar sistemas balanceados con sistemas desbalanceados se requiere de un dispositivo especial denominado Balún (balanceado a desbalanceado, de balanced to unbalanced). Un ejemplo clásico de este tipo de situación común es cuando se tiene una línea de transmisión desbalanceada, como un cable coaxial conectado con una carga balanceada como una antena mediante un transformador especial el cual cumple la función de Balún.
A frecuencias relativamente bajas se puede usar un trasformador ordinario para aislar la tierra de la carga, como se ve en la figura 4a. El balún debe tener un blindaje electrostático conectado a tierra física para reducir al mínimo los efectos de las capacitancias parásitas. Cuando las frecuencias son relativamente altas se utilizan Balunes de diferentes tipos según la línea de transmisión.

El modo TEM y el análisis de lineas por voltajes y corrientes

Las líneas que consisten de dos conductores(bifilar, coaxial, microcinta, placas paralelas), y varias otras estructuras como la triplica, transmiten la información electromagnética fundamentalmente de una manera tal en que tanto el campo eléctrico como el magnético de la señal son transversales o perpendiculares a la dirección de propagación. A esta forma en que la señal es transmitida se le llama modo de propagación transversal electromagnético o TEM 

Los modos transversales son clasificados de la siguiente manera:
modos TE (Transversal Eléctrico) no existe ninguna componente del campo eléctrico en la dirección de propagación.
modos TM (Transversal Magnético) no existe ninguna componente del campo magnético en la dirección de propagación.
modos TEM (Transversal Electromagnético) no existe ninguna componente del campo eléctrico y magnético en la dirección de propagación.

El modo transversal de un frente de onda electromagnética es el perfil del campo electromagnético en un plano perpendicular (transversal) a la dirección de propagación del rayo. Modos transversales ocurren en las ondas de radio y microondas confinadas en una guía de ondas como también la luz confinada en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser.
Los modos transversales son debidos a las condiciones de frontera impuestas por la guía de ondas. Por ejemplo una onda de radio que se propaga a lo largo de una guía hueca de paredes metálicas tendrá como consecuencia que las componentes del campo eléctrico paralelas a la dirección de propagación (eje de la guía) se anulen, y por tanto el perfil transversal del campo eléctrico estará restringido a aquellas ondas cuya longitud de onda encaje entre las paredes conductoras. Por esta razón, los modos soportados son cuantizados y pueden hallarse mediante la solución de las ecuaciones de Maxwell para las condiciones de frontera adecuadas.

Biografía: Ángel Zapata Ferrer

Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica,investigador Nacional Nivel II y candidato
a doctor en Ingeniería Biomédica. Dijo ser cantautor y tocar el piano y la guitarra; señaló que por la década de los cuarenta se presentó en teatros de Tijuana y Los Ángeles, las radiodifusoras XEQ, XEW, XEX y en diversos centros nocturnos como el Ciro’s del HotelReforma, El Patio, El Bagatelle, y el SutterTheatre de San Francisco, California, una de sus últimas composiciones:Enigma de Mujer.

Abarcó varias ramas de la ciencia, de la tecnología y del arte,  se definió así mismo como "campechano de nacimiento, cubano por aculturación y científico por convicción"; conocido por la farándula mexicana a fines de los añoscuarenta como el crooner Carlos Duval.

Inicio sus estudios técnicos en 1946 en la ciudad de México, ingreso a la ESIME Allende en la carrera de Técnico en Telecomunicaciones. De 1946 a 1952 combino sus estudios con

la vocación artística que desde joven tenia. Le fue muy difícil conjugar dos actividades tan disimiles aunque interesantes: el arte y estudiar en el Instituto Politécnico Nacional.

Decidio trabajar como ingeniero técnico en la primera compañía que se instaló en México para el

mantenimiento de televisores

De 1952 a 1959, trabajo en un pequeño taller de mantenimiento a

equipos electrónicos y de televisión; uno de sus empleados, apoyaba al Movimiento 26 de Julio; por

él conoció la represión de la dictadura del general Fulgencio Batista. Al triunfo dela Revolución Cubana, este joven le propuso trabajar como profesor en el Ministerio de Comunicaciones, lo cual

acepto. Ahí diseño un sistema de comunicaciones para la enseñanza de la

telegrafía y la radiotelegrafía. Gracias a este diseño, el Ing. José Altshuler, en ese momento vicerrector de la Universidad de La Habana, le sugirió

trabajar en la Escuela de Física, pues conseguir profesores era de primordial importancia dado el incremento del alumnado y el éxodo de profesionales docentes disidentes de la Revolución.

En su paso por la Universidad de La Habana, de 1961 a 1966, estudio en la Facultad de Ingeniería la carrera de Ingeniería Eléctrica, con especialidad en Electrónica. En 1964, junto con los doctores Rubén Martí del Castillo, Francisco Auchet Jenkins , prepararon el primer curso de electromedicina; con ello incursionaron en el área de la Bioingeniería, antes de que lo hicieranotros países latinoamericanos.

Toda esta experiencia le sirvió de regreso a México, donde el Dr. Augusto Fernández Guardiola, jefe de Investigaciones Cerebrales del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, le acogió; después, ambos continuaron esa labor científica en el Instituto Nacional de Psiquiatría;

asimismo a fue docente en el Instituto Politécnico Nacional

Entre sus aportes científicos se destacan:  un aparato para medir el umbral del dolor térmicocutáneo;

un fotoestimulador programable; un aparato para tratar el dolor crónico y otro para el análisis de la conducta en animales; un minilaboratorio de varios módulos para ser usado en trabajos de investigación; y dos sistemas: uno electrónico para registrar y estimular a través del mismo electrodo y otro de biorretroalimentación. También, con apoyo del Instituto Mexicano de Psiquiatría y el propio

CONACYT,  desarrolló un aparato para detectar la llegada del ataque epiléptico y alertar al sujeto mediante un estímulo acústico. Asimismo, participo en un proyecto de el INAH y CONACYT referente al fechado arqueológico. De 1978 a 1981, en el Centro Nacional de Instrumentación realizo trabajos de investigación con cámara de niebla de difusión,los cuales sirvieron de referencia para

el trabajo de fechado arqueológico. Fue presidente del Capítulo de Ingeniería y Medicina del Instituto de Ingenieros, IEEE (Sección México) y miembro activo de la Sociedad Mexicanade Ingeniería Biomédica.

Al  Politécnico ingreso en 1973 con trabajos de docencia y de investigación; fue asesor de la Dirección General del Instituto; y en la ESIME Zacatenco inicio los trabajos de Bioingeniería y apoyo a los alumnos en la creación del Taller Libre de Electrónica, donde elaboraban circuitos electrónicos y construyeron los paneles para realizar las prácticas.

De 1981 a 1983, colaboro en la División de Enseñanza y Docencia con la elaboración de apuntes de Bioelectrónica; y en la ESIME Culhuacán, de 1983 a 1986 en el diseño y construcción de un sistema

para la enseñanza de la física (mecánica) por métodos electrónicos. Asimismo,

estuvo en la Jefatura del Taller de Alumnos, donde desarrollo la infraestructura eimpulso la investigación tecnológica.

Historia de los padres de la comunicación

Nikola Tesla


(Smiljan, actual Croacia, 1856 - Nueva York, 1943) Físico estadounidense de origen serbio. Estudió en las universidades de Graz (Austria) y Praga fue un inventor, ingeniero mecánico, ingeniero electricista y físico

Desde muy pequeño demostró un talento excepcional para las matemáticas y mientras estudiaba en el Gimnasio Real de Gospic, los maestros desconfiando de su genio, lo obligaban a pasar pruebas para demostrar que no había copiado sus teorías. Cursó estudios en la Escuela Politécnica de Graz, Austria, y en la Universidad de Praga.

Durante tres años trabajó como ingeniero electrotécnico y después emigró (1884) a Estados Unidos, donde se nacionalizó. Trabajó con Thomas Edison diseñando motores y generadores pero lo abandonó para dedicarse en exclusiva a la investigación experimental y a la invención.

Sus invenciones y patentes se sucedieron con cierta rapidez. En 1887, y como consecuencia del descubrimiento llevado a cabo por John Hopkinson en 1880, según el cual tres corrientes alternas y desfasadas entre sí pueden ser trasladadas de manera más sencilla que una corriente alterna normal, Tesla inventó el motor de inducción de corriente trifásica.

En ese motor las tres fases actúan sobre el inducido de forma que se logra que éste gire al generarse un campo magnético rotatorio. No obstante, el rotor se movía con un cierto retraso respecto a la frecuencia de la corriente. Basándose en este invento, el sueco Ernst Danielson inventó en 1902 el motor sincrónico, en el que sustituyó el material del inducido, que no era magnético, por un imán permanente o electroimán, lo que le permitió conseguir un motor que rotaba con un número de revoluciones por minuto igual a las de la frecuencia de la corriente.

En los últimos años de su vida, The Times entrevistó a Tesla, quien reveló que sólo esperaba vivir el tiempo suficiente para, al menos, colocar un aparato en una habitación que pudiese activarse con la energía de su alrededor". En su crepúsculo, Tesla murió sólo, abandonado. Tras fallecer en 1943, comenzó la campaña para borrar su nombre de la Historia y atribuir sus éxitos a otros, así como centrar su recuerdo en su carácter excéntrico.
Por ejemplo, Edison fue proclamado padre de la electricidad, y Marconi inventor de la radio. Pero ambos, sin Tesla, no hubiesen sido nada. Especialmente Marconi, quien utilizando diecisiete patentes de Nikola para su primera retransmisión en 1901, atribuyéndose el mérito sin citar a Tesla. Este hurto fue subsanado por la Corte Internacional en 1943, pero todavía hoy la cultura popular señala a Marconi como inventor de la radio.

Michael Faraday 


Michael Faraday, (Newington, 22 de septiembre de 1791-Londres, 25 de agosto de 1867), fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. Sus principales descubrimientos incluyen la inducción electromagnética, diamagnetismo y la electrólisis.
A pesar de la escasa educación formal recibida, Faraday es uno de los científicos más influyentes de la historia.

Descubrió dos nuevos cloruros de carbono a demás del benceno. Investigó nuevas variedades de vidrio óptico y llevó a cabo con éxito una serie de experimentos de licuefacción de gases comunes. En el año 1821 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica.

 En 1831 descubrió la inducción electromagnética y demostró la inducción de una corriente eléctricapor otra. Investigó los fenómenos de la electrólisis y descubrió dos leyes fundamentales: que la masa de una sustancia depositada por una corriente eléctrica en una electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el electrólito, y que las cantidades de sustancias electrolíticas depositadas por la acción de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a las masas equivalentes de las sustancias. Descubrió la existencia del diamagnetismo y comprobó que un campo magnético tiene fuerza para girar el plano de luz polarizada que pasa a través de ciertos tipos de cristal.
Posteriores aportaciones que resultaron definitivas para el desarrollo de la física, como es el caso de la teoría del campo electromagnético introducida por James Clerk Maxwell, se fundamentaron en la labor pionera que había llevado a cabo Michael Faraday,falleció el 25 de agosto de 1867 en Londres. 

Alessandro Volta 



Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (Como, 18 de febrero de 1745 –  5 de marzo de 1827) fue un físico italiano,1 2 famoso principalmente por haber desarrollado la pila eléctrica en 1800. La unidad de fuerza electromotriz del Sistema Internacional de Unidades ha llevado el nombre de voltio en su honor desde 1881.

Alessandro Volta, o conde Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta,
físico y pionero en los estudios de la electricidad, nació en Lombardía, Italia, el 18 de febrero de 1745, en el seno de una familia de nobles en Como, Italia. Fue hijo de una madre noble y de un padre de la alta burguesía. A los siete años falleció el padre y la familia tuvo que hacerse cargo de su educación. Desde muy temprano se interesó en la física y a pesar del deseo de su familia de que estudiara una carrera jurídica, él se las ingenió para estudiar ciencias. Recibió una educación básica y media humanista, pero al llegar a la enseñanza superior, optó por una formación científica.


Entre 1776 y 1777 se dedica a la química, estudiando la electricidad atmosférica ideó experimentos como la ignición de gases mediante una chispa eléctrica en un recipiente cerrado. En 1778 ocupa la cátedra de Física experimental de la universidad de Pavía donde trabajó hasta su retirada en 1819.

Hacia 1800 había desarrollado la llamada pila de Volta ,mediante las múltiples pruebas que realizó pudo determinar que los metales más apropiados para esa función eran el zinc y la plata (que posteriormente sustituiría por cobre). El siguiente paso fue experimentar lo qué ocurriría si conectaba varios vasos entre sí. Debido a que con salmuera líquida era engorroso realizar esos experimentos, ideó la alternativa de impregnar cartón con la salmuera, sustituyendo posteriormente ese material por un paño empapado igualmente en salmuera, emparedándolo entre los dos metales, para formar una celda. De esa manera pudo unir varias entre sí, colocándolas unas encima de las otras, hasta formar una batería de celdas conectadas en serie., precursora de la batería eléctrica, que producía un flujo estable de electricidad.

 Por su trabajo en el campo de la electricidad, Napoleón le nombró conde en 1801 el mismo año en que saldó su famosa controversia con Luigi Galvani acerca de la electricidad animal.

El 1 de mayo de 1806 es elegido como Caballero de la Corona de Hierro del reino de Lombardia. En 1809 es designado senador de la corte y, en 1810, se le otorga el título nobiliario de conde. Sus trabajos fueron publicados en cinco volúmenes en el año 1816, en Florencia.
Alessandro Volta pasó sus últimos años de vida en su hacienda en Camnago, cerca de Como, donde fallece el 5 de marzo de 1827.

Joseph Henry 


Joseph Henry (Albany, 17 de diciembre de 1797 - Washington D. C., 13 de mayo de 1878) fue un físico estadounidense conocido por su trabajo acerca del electromagnetismo, en electroimanes y relés. Descubrió la inducción electromagnética aunque luego averiguó que Faraday se le había adelantado.
. Sin embargo, sí se le reconoció el descubrimiento del fenómeno de la autoinductancia, que anunció en 1832.

A la unidad de inductancia se la denomina henrio en su honor. Henry experimentó y perfeccionó elelectroimán, inventado en 1823 por el británico William Sturgeon. Hacia 1829 había desarrollado electroimanes con gran fuerza de sustentación y eficacia y esencialmente iguales que los utilizados más tarde en dinamos y motores En 1831, Henry inventó el telégrafo y, en 1835, perfeccionó su invento para que se pudiese usar a muy largas distancias. Con todo, no lo patentó. Fue Samuel Morse quien, ayudado personalmente por Henry, puso en práctica el primer telégrafo en 1839 entre Baltimore y Washington, después de conseguir ayuda financiera del Congreso de los Estados Unidos.

Henry destacó también como un excelente administrador. Ejerció cargos de máxima responsabilidad en varias instituciones científicas estadounidenses. Fomentó el desarrollo de nuevas ciencias y alentó el intercambio y la comunicación de ideas científicas a escala mundial, falleció en Washington el 13 de mayo de 1878.

James Clerk Maxwell 

James Clerk Maxwell (Edimburgo, Reino Unido; 13 de junio de 1831–Cambridge, Inglaterra; 5 de noviembre de 1879) fue un físico británico conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente.1 Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificación en física",2 después de la primera llevada a cabo por Isaac Newton.

En 1841 comenzó sus estudios en la Academia de Edimburgo, donde demostró un excepcional interés por la geometría, disciplina sobre la cual versó su primer trabajo científico, publicado cuando contaba sólo catorce años de edad. Cursó estudios en las universidades de Edimburgo y Cambridge. Es profesor de física en la Universidad de Aberdeen desde 1856 hasta 1860. En 1871 fue el profesor más destacado de física experimental en Cambridge, donde supervisa la construcción del Laboratorio Cavendish.

Maxwell no escribió sus fórmulas en notación vectorial, sino que planteó todo en un sistema de ecuaciones en cuaterniones. Su planteamiento fue esencialmente algebraico, como fue el caso de Ruđer Bošković con su teoría de los "puncta". Originalmente fueron veinte ecuaciones, que el mismo Maxwell redujo a trece. Luego Heaviside, en colaboración con Gibbs y Hertz, independientemente, produjeron las fórmulas que actualmente maneja la ciencia,falleció en Cambridge, Reino Unido, el 5 de noviembre de 1879, ocho años antes de la confirmación experimental de su teoría electromagnética.

Samuel Morse 

Samuel Finley Breese Morse (Boston, Massachusetts, Estados Unidos, 27 de abril de 1791 – Nueva York, 2 de abril de 1872), fue un inventor y pintor estadounidense que, junto con su asociado Alfred Vail, inventó e instaló un sistema de telegrafía en Estados Unidos, el primero de su clase. Se trataba del telégrafo Morse, que permitía transmitir mensajes mediante pulsos eléctricos mediante el código Morse, también inventado por él.

El 1 de enero de 1845, Morse y Vail inauguraron la primera línea telegráfica de Estados Unidos entre Washington y Baltimore, que utilizaba su sistema de telegrafía.1

Cursó estudios en el Colegio de Yale (Universidad de Yale) donde se interesó por la electricidad y la pintura. Estudió pintura en Londres y se convirtió en un retratista y escultor de éxito. Fundó y presidió la Academia Nacional de Dibujo. Fue profesor de pintura y escultura en la Universidad de Nueva York en 1832. 

Interesado por los experimentos químicos y eléctricos, desarrolló un telégrafo utilizando un electroimán, que terminó en 1836. Al año siguiente presenta una querella legal en la Oficina de Patentes de la ciudad de Washington y luchó sin éxito para poder conseguir patentes europeas para su aparato. 

También inventa un alfabeto (conocido código Morse) para utilizar en su telégrafo. En 1843, el Congreso de los Estados asignó 30.000 dólares a Morse para que construyera una línea de telégrafo experimental entre la ciudad de Washington y Baltimore, en Maryland. La línea se instaló con éxito y el 24 de mayo de 1844 envió el primer mensaje: "¡Lo que tuvo que trabajar Dios!". Posteriormente tuvo que defender su invento en numerosos juicios, hasta que los tribunales decidieron a su favor y en 1854 el Tribunal Supremo de los Estados unidos le concedió la patente en este país. En Inglaterra, se le adelantó Wheatstone. Sus últimos años los dedicó a experimentar con la telegrafía submarina por cable,falleció el 2 de abril de 1872 en Nueva York. 

Guillermo Marconi

Nació el 25 de abril de 1874 en Bolonia (Italia).
Marconi no asistió a la escuela hasta después de los 12 años, pues sus padres habían contratado un maestro para que le impartiera clases en la casa. Un profesor de física, llamado Vicenzo Rosa, entusiasta de la electricidad, logró interesarlo en el magnetismo y la producción de corriente eléctrica empleando pilas de construcción artesanal. Cursó estudios en la universidad de esta ciudad, donde realizó los primeros experimentos de ondas electromagnéticas en la comunicación telegráfica.
Tenía la idea de utilizar las ondas electromagnéticas para trasmitir señales a través del espacio. Construyó un aparato con el objeto de conectar el trasmisor y receptor a través de antena y esta a la tierra. Su primer logro fue en 1886 cuando trasmitió el primer    mensaje radiotelegráfico encontrándose el receptor a 250 metros del emisor.
A partir de este y otros descubrimientos, se convenció que las ondas hertezianas siguen la curvatura de la tierra y no se trasladan en forma recta. En 1890 se interesa por la telegrafía sin hilos y en torno a 1895 ya había inventado un aparato con el que consiguió enviar señales a varios kilómetros de distancia mediante una antena direccional.
Tras patentar este sistema en Gran Bretaña, creó la Compañía de Telegrafía sin hilos Marconi (1897) en Londres. En 1899 logró la comunicación entre Inglaterra y Francia a través del canal de la Mancha, y en 1901 transmitió señales a través del océano Atlántico entre Poldhu, en Cornualles, y Saint John's en Terranova, Canadá.
Su sistema pronto fue tomado por las marinas italiana y británica y en torno a 1907 había logrado tal perfeccionamiento que se estableció un servicio transatlántico de telegrafía sin hilos para uso público. En 1909 le concedieron, junto al físico alemán Karl Ferdinad Braun, el Premio Nobel de Física por su trabajo.
Durante la I Guerra Mundial estuvo encargado del servicio telegráfico italiano e inventó la transmisión de onda corta como medio de comunicación secreta.
Guglielmo Marconi falleció en Roma el 20 de julio de 1937. Todas las emisoras de radio del mundo guardaron dos minutos de silencio en señal de respeto.

Espectro de frecuencias y Espectro Electromagnético

El espectro de frecuencia caracteriza qué distribución de amplitudes presenta para cada frecuencia un fenómeno ondulatorio (sonoro, luminoso o electromagnético) que sea superposición de ondas de varias frecuencias. También se llama espectro de frecuencia al gráfico de intensidad frente a frecuencia de una onda particular.

El espectro de frecuencias o descomposición espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios como son los colores, las notas musicales, las ondas electromagnéticas de radio o TV e incluso la rotación regular de la tierra.

Cuando todas las frecuencias visibles están presentes por igual, el efecto es el "color" blanco, y el espectro de frecuencias es uniforme, lo que se representa por una línea plana. De hecho cualquier espectro de frecuencia que consista en una línea plana se llama blanco de ahí que hablemos no solo de "color blanco" sino también de "ruido blanco".

El espectro de frecuencias
El espectro de frecuencias se divide en dos grandes partes:
Ondas materiales
Ondas electromagnéticas.

ONDAS MATERIALES:

Se propagan por vibraciones de la materia . Incluyen:

Ondas infrasonoras (debajo de los 8Hz)

Ondas sonoras (entre 8 y 30,000Hz). Por ejemplo voz humana (hasta 4,000Hz), audio (de 20Hz hasta 20,000Hz).

Ondas ultrasonoras (arriba de los 30,000Hz).

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS:

Son debidas a la vibración de un campo electromagnético, fuera de todo soporte material. Incluyen:

Ondas radioeléctricas (o herzianas), que son generadas por una corriente oscilatoria, y que pueden ser miriamétricas o kilométricas (VLF/LF, very low frequency / low frequency, entre 0 y 315KHz), hectométricas (MF, medium frequency, entre 315KHz y 3230KHz), decamétricas (HF, high frequency, entre 3230KHz y 27,500KHz), métricas (VHF, very high frequency, entre 27,500KHz y 322MHz), decimétricas (UHF, ultra high frequency, entre 322MHz y 3300MHz), centimétricas (SHF, entre 3300MHz y 31.8GHz) o milimétricas (WHD, entre 31.8GHz y 400GHz).

Algunas imágenes sobre el espectro electromagnético y espectro de frecuencias ...

Conceptos relacionados con física

Onda: En física, una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e, incluso, inmaterial como el vacío.

La onda cuenta su vez con los siguientes elementos:

Período (T): En física, el período de una oscilación u onda (T) es el tiempo que tarda en repetirse un fenómeno periódico (ya lo dice el nombre)

Amplitud (A): La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.

Frecuencia (f): A diferencia del periodo, que es un tiempo, la frecuencia es una cantidad. Es el número de veces que se repite un fenómeno periódico por unidad de tiempo.

Valle: Es el punto más bajo de una onda.

Longitud de onda Es la distancia que separa un punto determinado de un fenómeno periódico del siguiente punto con las mismas características

Ciclo: es una oscilación, o viaje completo de ida y vuelta.

Velocidad de propagación (v): es la velocidad a la que se propaga el movimiento ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período.

Cresta: La cresta es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.

Mas conceptos..

Decibel (conocido tambien como Decibelio): El decibelio (dB) es una unidad que se utiliza para medir la intensidad del sonido y otras magnitudes físicas. Un decibelio es la décima parte de un belio (B), unidad que recibe su nombre por Graham Bell, el inventor del teléfono. Su escala logarítmica es adecuada para representar el espectro auditivo del ser humano.

La escala de decibelios es logarítmica, por lo que un aumento de tres decibelios en el nivel de sonido ya representa una duplicación de la intensidad del ruido. Por ejemplo, una conversación normal puede ser de aproximadamente 65 dB y, por lo general, un grito es de 80 dB. La diferencia es de tan sólo 15 dB, pero el grito es 30 veces más intenso.

El neper o neperio (Np) es una unidad de medida relativa que se utiliza frecuentemente en el campo de la telecomunicación, para expresar relaciones entre voltajes o intensidades. Su nombre procede de John Napier, el inventor de los logaritmos.

Aunque no es una unidad de medida del Sistema Internacional, su uso es ampliamente aceptado en muchos países, para los mismos fines que el decibelio. La diferencia fundamental entre ambas unidades es que mientras el decibelio está basado en el logaritmo decimal de la relación de magnitudes, el neperio lo está en el logaritmo natural o neperiano de la citada relación, viniendo el número de nepers determinado por la fórmula:s intenso.

Libro "Lineas de transmisión"

Libro: Lineas de Transmision
Autor: Rodolfo Neri Vela
Editorial: McGRAW HILL
Año: 1999

Link(en linea):http://www.slideshare.net/liberaunlibroupeg/lineas-de-transmision-rodolfo-neri-vela

Temario de ondas guiadas

Plan de estudios :Ondas guiadas