¿Qué es la densidad de energía instantánea en el campo eléctrico de la onda?

Escrito por jason thompson | Traducido por lucrecia garcía
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¿Qué es la densidad de energía instantánea en el campo eléctrico de la onda?
Las ondas electromagnéticas están compuestas de campos eléctricos y campos magnéticos variables en el tiempo. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Las ondas electromagnéticas están compuestas de campos eléctricos y campos magnéticos variables en el tiempo. Esto es cierto para todas las ondas electromagnéticas, incluyendo las ondas de radio, luz y calor. Parte del aprendizaje de la ciencia de las ondas electromagnéticas es aprender cómo averiguar la densidad de energía del campo eléctrico de una onda electromagnética.

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Definición

Tanto el campo eléctrico y el campo magnético en una onda electromagnética transportan energía. La medición estándar de la energía que llevan es la densidad de energía. La densidad de energía es la cantidad de energía contenida dentro de un volumen dado de espacio. La densidad de energía instantánea es la energía en un volumen particular de espacio en un momento particular. Debido a que las ondas electromagnéticas están compuestas de campos variables en el tiempo, la energía que contienen en un solo lugar cambia de momento a momento.

El campo eléctrico

Para determinar la densidad de energía instantánea del campo eléctrico, debes determinar primero lo que el propio campo eléctrico es en un instante dado. La forma exacta que la fórmula toma depende del sistema de coordenadas que se utiliza para describirlo. Si eliges un sistema de coordenadas cartesianas y oriéntala de modo que la onda viaje a lo largo del eje X, entonces el campo eléctrico es descrito por la ecuación E = E0cos (Kx-wt). E es la amplitud del campo eléctrico en el tiempo T y la distancia X desde el origen. E0 es la amplitud máxima del campo eléctrico. Esta es la amplitud que el campo tiene justo en su fuente. La K representa el valor de dos veces pi dividido por la longitud de onda de la onda. La W representa dos veces pi más la frecuencia de la onda.

Calcular la densidad de energía instantánea

La densidad de energía instantánea de un campo eléctrico es igual a la amplitud del campo eléctrico en ese instante multiplicado por sí mismo. El resultado se multiplica por la constante de permitividad y se divide por dos. La constante de permitividad es una medida de lo bien que los campos eléctricos viajan a través de diferentes materiales. Tiene un valor diferente para cada material, así como para el espacio vacío. Para determinarlo, busca el valor en el que los materiales de la onda que se está estudiando viajan en en una tabla de permitividad.

Relación con intensidad de la onda

La densidad de energía instantánea del campo eléctrico permite encontrar fácilmente la intensidad de la onda en cualquier punto en el tiempo. Para encontrar la intensidad instantánea de la onda, sólo multiplica la densidad de energía instantánea del campo eléctrico por la velocidad de la luz.

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