IX.1) Suponga que las componentes del campo eléctrico asociado a una onda electromagnética plana esta dado por: ,
,
. Determinar el respectivo campo magnético.
IX.2) Usando el método del análisis dimensional, demostrar que tiene dimensión de velocidad y que su magnitud coincide con el valor asignado a la velocidad de la luz
IX.3) Determinar la longitud de onda y frecuencia angular con las ondas electromagnéticas asociadas a: (a) Radio América (o su estación AM favorita), (b) la emisora universitaria FM, (c) un horno de microondas, (c) la luz amarilla emitida por una bombilla de sodio de la autopista. Compare sus valores con el espectro electromagnético indicado en la figura IX.2
IX.4) Demostrar que el campo eléctrico y el campo de inducción magnética asociado a una onda electromagnética son perpendiculares entre si
( Sugerencia : Desarrollar el producto escalar para una onda plana electromagnética)
IX.5) Una emisora de radio emite su señal con una potencia de 20kW. Determinar el campo eléctrico y magnético asociado a la señal a una distancia de 10 km de la emisora. Suponga que la emisora irradia la señal con igual intensidad en todas las direcciones
IX.6) Determinar la intensidad de una onda electromagnética con un valor máximo del campo eléctrico de 50mV/m
IX.7) Una onda electromagnética proveniente del espacio exterior con una valor máximo de su campo eléctrico asociado de 100V/m, incide perpendicularmente sobre una superficie perfectamente absorbente. Determinar la rapidez de absorción de energía por unidad de área de la superficie
IX.8) Se tiene un bombillo de 100W de potencia que irradia, en forma uniforme, energía en todas las direcciones. (a) Determinar los campos eléctrico y de inducción magnética asociados a las ondas electromagnéticas emitidas a una distancia de 5m del centro del bombillo (b) Determinar la intensidad respectiva
IX.9) Determine la densidad de energía asociada al bombillo descrito en el Problema IX.8
IX.10) Una onda electromagnética, cuyo valor es de 20V/m, incide perpendicularmente sobre un objeto plano de densidad superficial de
y de calor especifico 0.1cal/g-ºC. Suponiendo que no hay pérdida de energía, determine la rata de aumento de la temperatura del objeto
IX.11) (a) Determine la magnitud del campo eléctrico asociado a la radiación solar en la superficie del Sol a partir de los siguientes datos:
Potencia radiada por el Sol: Watts
Radio del Sol:
(b) ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico debido a la radiación proveniente del Sol sobre la superficie de la Tierra? Tome la distancia promedio entre el Sol y la Tierra como (c) Demuestre que el flujo de energía solar promedio incidente sobre la Tierra es de 2cal/cm 2 -min.
IX.12) Un rayo de luz solar incide perpendicularmente sobre una superficie cuadrada de lado de 20 cm. metálica ubicada en algún punto de Valencia. Suponga que la potencia de la radiación electromagnética en la superficie del Sol es Watts y que se pierde un 20% en su trayecto hasta la Tierra. Determine el momentun transferido a la superficie metálica
IX.13) Se tiene una bobina de n (espiras/metro) y radio R por donde circula una corriente electrica dada por , siendo w la frecuencia angular asociada a la corriente electrica. Determine: (a) el campo de inducción magnética en el interior de la bobina (b) el campo eléctrico generado por inducción (c) el vector de Poynting
IX.14) La intensidad promedio de energía solar recibida por una persona en un día de playa es de 1000 (J/s-m 2 ). Parte de esa energía es absorbida y otra es reflejada por el cuerpo humano. Determine cuanta energía absorbe usted en tres (3) horas expuesto al Sol en la playa, suponiendo que absorbe el 50% de la radiación electromagnética solar
IX.15) Dado un condensador de placas planas paralelas de área 25cm 2 y separación 3.5mm conectado a una fuente de energía tal que la carga electrica en las placas cambia con el tiempo de acuerdo a la relación: , con Q 0 y C constantes. (a) ¿Se induce un campo magnético entre las placas del condensador? (De una respuesta razonada) (b) En caso de que la respuesta en (a) sea afirmativa, determine el respectivo campo de inducción magnética (b) Determine el campo eléctrico entre las placas del condensador (c) Determine el vector de Poynting