Espectro electromagnético.

Se denomina Espectro Electromagnético a la distribución energética del conjunto de las Ondas Electromagnéticas. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios o analizadores de espectro, que a demás de permitir observar el espectro, permite realizar medidas sobre este, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de radiación. El espectro Electromagnético se puede organizar de acuerdo a la frecuencia correspondiente de las ondas que lo integran, o de acuerdo con sus longitudes. Hacia un extremo del espectro se agrupan las ondas más largas, como las correspondientes a frecuencias de sonido que pueden percibir el oído humano o las ondas de radio, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos hasta el otro extremo donde se agrupan las ondas extremadamente más cortas, pero con mayor energía y mayor frecuencia en Hertz, como las pertenecientes a las radiaciones gamma y los rayos cósmicos. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck, mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

Para el estudio en la página web veremos el espectro de radiofrecuencia o RF que se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. Las Radiofrecuencias se pueden dividir en las siguientes bandas del espectro:

Onda electromagnética.

Una Onda Electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse
Estas se origina de dos formas: la primera es la atracción o repulsión eléctrica entre las cargas (+) y (-), la segunda es la atracción y repulsión entre corrientes eléctricas paralelas. Como sabemos las corrientes y las cargas eléctricas están relacionadas por lo que podremos basar la unidad de corriente en la unidad de carga, o definirla como la corriente en la que cada segundo pasa una unidad de carga por cualquier sección transversal del hilo. Si utilizamos definiciones métricas para relacionar las corrientes tendríamos la velocidad de la luz 300,000,000 metros por segundo, esta velocidad de propagación es la misma para toda onda electromagnética.

Pero ¿cuál es esa relación entre la electricidad y la luz?, Faraday mostró que un campo magnético que cambia en el tiempo podría conducir corrientes eléctricas, si los hilos de cobre estuvieran colocados de la forma adecuada. Lo que genera la inducción magnética. Por lo tanto los campos magnéticos podían producir corrientes eléctricas y ya sabemos que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos, sin embargo, ¿Estas podrían ser propagadas por el espacio vacío?, Maxwell soluciono el problema adicionando un término, “corriente de desplazamiento”, haciendo que la onda electromagnética tenga oscilaciones muy rápidas consiguiendo así: “El desplazamiento de la onda electromagnética por el espacio vacío”.

La base matemática de las Telecomunicaciones.

Es de vital importancia establecer que las telecomunicaciones nacieron con el trabajo desarrollado por Maxwell en 1870. Este trabajo consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, de forma únicamente cualitativa, el resultado fue el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Maxwell predijo que era posible propagar ondas electromagnéticas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas. Y tuvo razón, para la época pensar que eso se podía lograr era casi imposible. Su valioso aporte fue debido a reunir en sus ecuaciones largos años de resultados experimentales que habían conseguido otros físicos como Coulomb, Gauss, Ampere y Faraday. Unificando todo llego a un concepto: Campo Electromagnético. A continuación se muestran las cuatro ecuaciones de Maxwell en base a sus antecesores.

Primera ecuación de Maxwell en base a la Ley de Gauss eléctrica.

Esta ley explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. El flujo eléctrico es la cantidad de fluido que atraviesa una superficie dada, sin embargo este flujo no transporta materia pero ayuda a analizar la cantidad de campo eléctrico (E)que pasa por una superficie. Según relaciones matemáticas llegamos a obtener la primera ecuación de Maxwell:

Donde ρ es la densidad de carga y (D) es la densidad de flujo eléctrico.

Segunda ecuación de Maxwell en base a la Ley de Gauss magnética.

Esta ley está dada para el campo magnético, en la cual se indica que las líneas en dicho campo deben ser cerradas. Las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras en el sentido de que poseen un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo, dada por la siguiente ecuación: Donde B es la densidad de flujo magnético, conocida también como Inducción magnética.

Tercera ecuación de Maxwell en base a la Ley de Faraday.

Ley de inducción electromagnética, establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

Esta ecuación relaciona los campos eléctrico y magnético describiendo el funcionamiento de motores y generadores eléctricos.

Cuarta ecuación de Maxwell en base a la Ley de Ampère generalizada.

Ley análoga a la de Gauss, esta indica que una corriente eléctrica produce un campo magnético.

Las aportaciones de Maxwell dieron paso al desarrollo de lo que hoy conocemos como las Telecomunicaciones.

Inicio de las Telecomunicaciones

Esto se remonta a épocas antiguas en que la necesidad de comunicación hacia que el hombre utilice diferentes medios para lograr su objetivo. Probablemente la primera forma de comunicación entre humanos fue la de los signos y señales, entre otras también se encuentran las señales de humo con las que se podían establecer la comunicación entre áreas vastas y despobladas con mensajes complejos y codificados de antemano, ya para 1833 Gauss y Weber instalaron una línea telegráfica de 1000 metros sobre los tejados en el pueblo donde trabajaban, sin embargo fue S. Morse quien mejoró el sistema, obtuvo los derechos y convirtió el telégrafo en el primer dispositivo de telecomunicaciones de más amplio uso a lo largo del tiempo. Por supuesto que antes de la aparición del telégrafo existe un medio de comunicación que marco un hito en la historia del hombre y es la aparición de la escritura. A partir de ese momento, los cambios económicos y sociales fueron impulsando el nacimiento y desarrollo de distintas formas de comunicación, desde vinculados a la escritura y su mecanización (creación de imprentas), hasta los medios audiovisuales ligados a la era de la electricidad y a la revolución de la informática y las Telecomunicaciones, cada uno de ellos esenciales para las distintas fases del denominado proceso de globalización. Telecomunicaciones, del prefijo griego tele, que significa “distancia” o “lejos”, lo que vendría a ser “comunicaciones a distancia”, es una técnica que consiste en transmitir un mensaje de un lugar a otro, esta cubre toda las formas de comunicación existentes como radio, telegrafía, televisión, telefonía, transmisión de datos e interconexión de ordenadores a nivel de enlace.

El término Telecomunicación fue definido por primera vez en la reunión conjunta de la XIII Conferencia de la UTI (Unión Telegráfica Internacional) y la III de la URI (Unión Radiotelegráfica Internacional) que se inició en Madrid en 1932. La definición entonces aprobada del término fue: "Telecomunicación es toda transmisión, emisión o recepción, de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos o informaciones de cualquier naturaleza por hilo, radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas electromagnéticos".