Fundamentos de Electromagnetismo y Circuitos Eléctricos

Conceptos Fundamentales de Ondas Electromagnéticas y Señales

A continuación, se presentan una serie de afirmaciones sobre ondas electromagnéticas y señales, seguidas de su veracidad y una breve explicación.

Afirmaciones y Veracidad

• a) La longitud de una antena debe ser tanto mayor cuanto mayor sea la frecuencia de la señal a transmitir.

  Respuesta: Falso. Debe ser mayor cuanto mayor sea la longitud de onda, que viene dada por λ = c/f.

• b) En el vacío, las ondas electromagnéticas de frecuencias bajas se propagan más lentamente que las de frecuencias altas.

  Respuesta: Falso. La velocidad de las ondas EM en el vacío es siempre 300.000 km/s.

• c) En un medio dieléctrico, las ondas EM de frecuencias altas se propagan más lentamente que las de frecuencias bajas.

  Respuesta: Falso. A frecuencias altas, la constante dieléctrica es menor, por lo que la velocidad de propagación es mayor. Así, el violeta, por ejemplo, viaja más rápido que el rojo (que tiene una frecuencia menor).

• d) Cuando por un conductor cilíndrico se hace circular una corriente a una frecuencia alta, la intensidad de corriente se concentra en la parte central del conductor.

  Respuesta: Falso. Se concentra en la parte superficial (efecto skin).

• e) Una señal digital permite eliminar el ruido más fácilmente que una señal analógica.

  Respuesta: Verdadero.

• f) La resistencia que presenta un cable al paso de una corriente eléctrica es mayor a frecuencias mayores.

  Respuesta: Verdadero. Se debe al efecto skin; a frecuencias altas, solo conduce una capa superficial, por lo que, al tener menor sección conductora, tiene más resistencia.

• g) El ancho de banda de un canal de comunicaciones aumenta con la frecuencia de la señal portadora.

  Respuesta: Verdadero.

• h) La intensidad de una onda electromagnética se reduce con la distancia a la fuente de forma que si la distancia se duplica, la intensidad se reduce a la mitad.

  Respuesta: Falso. Se reduce a la cuarta parte porque I · R² se mantiene constante.

Circuitos de Corriente Alterna (CA): RC, RL y LC

Exploramos afirmaciones clave sobre el comportamiento de la corriente y la tensión en circuitos de corriente alterna.

Afirmaciones sobre Circuitos CA

• a) En un circuito RC serie en CA, la intensidad de corriente va adelantada respecto a la tensión.

  Respuesta: Verdadero.

• b) Cualquier elemento en un circuito de CA disipa una potencia neta positiva.

  Respuesta: Falso. Solo las resistencias disipan potencia.

• c) La reactancia de un condensador es igual a su capacidad.

  Respuesta: Falso. X_C = -j / (ωC).

• d) La reactancia es una magnitud compleja, con parte real y parte imaginaria.

  Respuesta: Falso. La reactancia es un número real; la impedancia es un número complejo.

• e) El módulo de la impedancia de un circuito RL serie aumenta con la frecuencia.

  Respuesta: Verdadero.

• f) En un circuito LC serie, el módulo de la impedancia vale cero para la frecuencia de resonancia.

  Respuesta: Verdadero. La parte real es cero, por lo que al anularse la parte imaginaria en la resonancia, la impedancia vale cero.

Principios de la Inducción Electromagnética

A continuación, se examinan diversas afirmaciones relacionadas con la inducción electromagnética y el comportamiento de las bobinas.

Afirmaciones sobre Inducción y Campos Magnéticos

• a) La inducción electromagnética es un fenómeno que establece cómo las corrientes eléctricas variables generan campos magnéticos.

  Respuesta: Falso. La inducción hace referencia a la aparición de una fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida cuando varía el flujo magnético.

• b) Las corrientes eléctricas solo generan campos magnéticos si la intensidad de corriente varía con el tiempo.

  Respuesta: Falso. Todas las corrientes eléctricas crean campos magnéticos.

• c) Sabiendo que el campo magnético terrestre va dirigido en dirección Sur-Norte, si un hilo rectilíneo por el que circula una corriente I se dispone en la dirección Este-Oeste, sobre él aparece una fuerza magnética dirigida hacia arriba.

  Respuesta: Falso. Según la regla de la mano derecha, iría hacia abajo.

• d) Una bobina o autoinducción, situada en un circuito, siempre se opone al paso de la corriente eléctrica, por lo que hace que la intensidad de corriente sea menor que la que habría si no estuviese colocada en el circuito.

  Respuesta: Falso. Por ejemplo, cuando desconectamos el circuito, hace que la intensidad sea mayor. En vez de desaparecer súbitamente, desaparece lentamente en un proceso transitorio de tiempo característico L/R.

• e) Si en una bobina aumentamos el número de vueltas, N, al doble, la autoinductancia de la bobina se hace doble.

  Respuesta: Falso. Se hace 4 veces mayor.