1. Una estación de radio AM transmite isotrópicamente (de igual manera en todas direcciones) con una potencia promedio de 4 kW. Una antena receptora de dipolo de 65 cm de largo se localiza a 4 millas del transmisor. Calcule la fem inducida por esta señal entre los extremos de la antena receptora. 2. En una región del espacio libre del campo eléctrico en algún instante de tiempo
es
E 80i 32j 64k N / C
y
el
campo
magnético
es
B 0.2i 0.8000j 0.290k T . a) Muestre que los dos campos son perpendiculares entre sí. b) Determine el vector de Poyting para estos campos. 3. ¡Esto justamente! Un importante anuncio noticioso se transmite por ondas de radio a personas que se encuentran sentadas junto a sus radios, a 100 km de la estación, y por medio de ondas sonoras a gente que se encuentra sentada en la sala de noticias a 3m del comentarista. ¿Quién recibió la noticia primero? Explique. Considere la rapidez del sonido en el aire como 343 m/s. 4. a)Clasifique ondas con frecuencias de 2 Hz, 2kHz, 2MHz, 2GHz, 2THz, 2PHz, 2EHz, 2 ZHz y 2YHz sobre el espectro electromagnético. b) Clasifique las ondas con longitudes de onda de 2km, 2m, 2mm, 2 m, 2nm, 2pm, 2fm y 2am. 5. Una antena parabólica con un diámetro de 20m recibe (en incidencia normal) una señal de radio de una fuente distante, como se ilustra en la figura. La señal
de
radio
de
una
onda
sinusoidal
continúa
con
amplitud
Emax 0.2V / m . Suponga que la antena absorbe toda la radiación que incide sobre el plato. a) ¿Cuál es la amplitud del campo magnético en esa onda? b) ¿Cuál es la intensidad de la radiación recibida por la antena? c) ¿Que potencia es recibida por la antena? d) ¿Qué fuerza es ejercida sobre la antena por las ondas electromagnéticas?
6. Un teléfono celular de mano opera en la banda de 860 a 900 MHz y tiene una potencia de salida de 0.6W desde una antena de 10 cm de largo a) Encuentre la magnitud promedio del vector de Poyting a 4cm de la antena, en la ubicación típica en la cabeza de una persona. Suponga que la antena emite energía con frentes de onda cilíndrica. (La radiación real de las antenas sigue un patrón más complicado como lo sugiere la figura) b) La norma de exposición máxima ANSI/ IEEE C95, 1-1991 es de 0.57mW / m2 para personas que viven cerca de las estaciones de teléfonos celulares, quienes estarían expuestas de manera continua a la radiación. Compare la respuesta de la parte a) con esta norma.
7. Una fuente de microondas produce pulsos de 20 GHz cada uno de estos de los cuales dura 1ns. Se emplea un reflector parabólico (R = 6cm) para enfocar estos pulsos en un haz de radiación paralelo, como se muestra en la figura. La potencia promedio durante cada pulso es de 25 Kw a) ¿Cuál es la longitud de onda de estas microondas? b) ¿Cuál es la energía total contenida en cada pulso? c) Calcule la densidad de energía promedio dentro de cada pulso d) Determine la amplitud de los campos eléctrico y magnético en estas microondas e) Si este haz de pulso incide sobre una superficie absorbente, calcule la fuerza ejercida sobre la superficie durante 1ns de duración de cada pulso.
8. Un delgado filamento de tungsteno de 1m de largo de radio de 60 W de potencia en forma de ondas electromagnéticas. Una superficie que absorbe a la perfección en forma de un cilindro hueco de 5cm de radio y 1 m de largo, se coloca concéntricamente con el filamento. Calcule la presión de radiación que actúa sobre el cilindro. (suponga que la radiación se emite en la dirección radial e ignore los efectos extremos).
9. Una onda electromagnética plana varía sinusoidalmente a 90 MHz a medida que viaja a lo largo de la dirección x . El valor pico del campo eléctrico es de
2mV / m y está dirigido a lo largo de la dirección y a) Encuentre la longitud de la onda, el periodo y el valor máximo del campo magnético. b) Escriba expresiones en unidades SI para las variaciones del espacio y el tiempo del campo eléctrico y del campo magnético. Incluya valores numéricos y subíndices para indicar las direcciones de las coordenadas. c) Encuentre la potencia promedio por unidad de área que esta onda propaga por el espacio. d) Encuentre la densidad de energía promedio en la radiación (en joules por metro cubico) e) ¿Qué presión de radiación ejercería esta onda sobre una superficie perfectamente reflectora en incidencia normal? 10. La armada de Estados Unidos hace mucho propuso la construcción de un sistema de comunicación de frecuencia extremadamente baja (ELF, por sus siglas en ingles). Tales ondas podrían penetrar los océanos para alcanzar submarinos distantes. Calcule la longitud de una antena de longitud de cuarto de onda para un transmisor que genera ondas ELF con una frecuencia de 75 Hz. ¿Qué tan practico es esto?