Propiedades de las ondas electromagneticas

Energía de las ondas electromagnéticas

Los campos eléctricos y magnéticos poseen una energía asociada a ellos, y, por tanto, las ondas electromagnéticas transportan energía. El calor que recibimos del Sol es buena prueba de ello. La densidad de energía asociada al campo eléctrico está dada por la ecuación
Energia de las ondas electromagneticas 1

y la del magnético, por
Energia de las ondas electromagneticas 2

Así, la densidad de energía de un campo eléctrico y otro magnético es:
Energia de las ondas electromagneticas 3

Sustituyendo estas expresiones en la ecuación anterior, tenemos:
Energia de las ondas electromagneticas 4

Por la definición de c sabemos que μ0c2 = ε0 Por tanto:
Energia de las ondas electromagneticas 5

La mitad de la densidad de energía es debida al campo eléctrico y la otra mitad, al magnético. En general, nos interesa el valor medio de w. Como el valor medio del seno al cuadrado es 1/2, tenemos:
Energia de las ondas electromagneticas 6

La energía E es igual a la densidad de energía por el volumen, y la intensidad es la energía por unidad de área y unidad de tiempo:
Intensidad de las ondas electromagneticas 1

Las ondas electromagnéticas también transportan momento lineal. Dicho momento lineal por unidad de área y unidad de tiempo p es igual a:
Momento lineal de las ondas electromagneticas 1

en donde I es la energía por unidad de área y unidad de tiempo transportada por la onda.

Ejercicio resuelto de energía de las ondas electromagnéticas

La intensidad media de la luz proveniente del Sol es de 1 300 W/m2. Determina el valor de E0 de la onda electromagnética que llega del Sol. Si tenemos un panel solar de 2 m2 de área, ¿qué energía recibe en cinco horas? ¿Qué fuerza ejerce la radiación sobre el panel, si toda la que le llega es absorbida por él?

Solución:

El valor de E0 podemos deducirlo de la expresión:
Ejercicio resuelto de energía de las ondas electromagnéticas 1

La energía total que recibe el panel en 5 horas es:
Ejercicio resuelto de energía de las ondas electromagnéticas 2

La fuerza que se ejerce sobre el panel debido al momento lineal que transporta la onda es igual al momento por unidad de tiempo que se le comunica al panel:
Ejercicio resuelto de energía de las ondas electromagnéticas 3

Mientras que la energía que recibimos del Sol es notable, el momento linea! no lo es.



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