Modos de propagación

Los modos de propagación se refieren a cada una de las las posibles configuraciones que adoptan las ondas electromagnéticas que viajan a través de la guía de ondas.

Un modo de propagación se caracteriza por satisfacer ciertas condiciones de frontera. En teoría existen un número infinito de modos de propagación y cada uno tiene su frecuencia de corte a partir de la cual existe. Los modos de propagación dependen de la longitud de onda, de su polarización y de las dimensiones de la guía. Como cada modo tiene una frecuencia de corte asociada, la frecuencia de la señal a transmitir deberá ser mayor que la frecuencia de corte, de esta manera la energía electromagnética se transmitirá a través de la guía sin atenuación.

El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad. Con respecto a los modos transversales se tiene:

a. Modo transversal eléctrico: $\operatorname{E_z}=0$ y $\nabla^2\operatorname{H_{az}}+k_c^2\operatorname{H_{az}}=0$

b. Modo transversal magnético : $\operatorname{H_z}=0$ y $\nabla^2\operatorname{E_{az}}+k_c^2\operatorname{E_{az}}=0$

c. Modo transversal electromagnético: $\operatorname{E_z}=0$ y $\operatorname{H_z}=0$

Momento magnético

En física, el momento magnético de un imán es una cantidad que determina la fuerza que el imán puede ejercer sobre las corrientes eléctricas y el par que un campo magnético ejerce sobre ellas. Un bucle de corriente eléctrica, un imán de barra, un electrón, una molécula y un planeta, todos tienen momentos magnéticos. Tanto el momento magnético como el campo magnético pueden ser considerados como vectores con una magnitud y dirección. La dirección del momento magnético apunta del polo sur al polo norte del imán. El campo magnético producido por un imán es proporcional a su momento magnético.- ...........................................:

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Momento de un Dipolo Magnético

De la expresión del par sobre un bucle de corriente,las características del bucle de corriente se resume en su momento magnético

El momento magnético se puede considerar como una cantidad vectorial, con dirección perpendicular al bucle de corriente y sentido dado por la regla de la mano derecha. El par está dado por

Según se ve en la geometría de un bucle de corriente, este par tiende a alinear el momento magnético con el campo magnético B, de modo que representa su mínima configuración de energía. La energía potencialasociada con el momento magnético es

de modo que la diferencia de energía entre alineado y anti-alineados es

Estas relaciones para el bucle de corriente finito, se extiende a los dipolos magnéticos de las órbitas del electrón y al momento magnético intríseco asociado con el espín del electrón. Tambien son importantes en losmomentos magnéticos nucleares.

Índice

Aplicaciones de la Fuerza Magnética

Conceptos sobre Campo Magnético

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Par sobre un Bucle de Corriente

El par sobre una bobina portadora de corriente, como en un motor de DC, se puede relacionar con las características de la bobina por medio del "momento magnético" o "momento dipolar magnético". El par ejercido por la fuerza magnética (incluyendo ambos lados de la bobina) está dado por

Las características de la bobina están relacionadas por

llamado momento magnético del bucle, y el par se relaciona por

La dirección del momento magnético es perpendicular al bucle de corriente en el sentido dado por la regla de la mano derecha, la dirección de la normal al bucle en la ilustración. Considerando el par como una cantidad vectorial, esto se puede escribir como el producto vectorial

Puesto que este par actúa perpendicular al momento magnético, entonces puede causar una precesión del momento magnético alrededor del campo magnético, a determinada frecuencia característica llamada la frecuencia de Larmor.
Si se ejerce el par necesario para superar el par magnético y girar el bucle desde el ángulo cero a 180 grados, se realiza una cantidad de trabajo de rotación dada por la integral

La posición donde el momento magnético está opuesto al campo magnético, se dice que tiene una mayor energía potencial magnética.

Momento Magnético Orbital del Electrón

De la expresión clásica del momento magnético, m = IA, se puede deducir una expresión para el momento magnético de un electrón, en una órbita circular alrededor de un núcleo. Es proporcional al momento angular del electrón. La corriente efectiva es