Calculadora del vector de Poynting

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Guía de uso de la herramienta

Conoce cuándo usar esta herramienta, qué admite y cómo la aplican los usuarios.

Datos clave

Categoría: Science & Education
Tipos de entrada: number, select
Tipo de salida: text
Cobertura de ejemplos: 4
API disponible: Sí

Resumen

Esta calculadora determina la densidad de flujo de energía electromagnética mediante el vector de Poynting (S = E × H), evaluando la potencia transmitida por unidad de área a partir de las amplitudes de campo eléctrico, inducción magnética y su ángulo relativo.

Cuándo usarlo

Al calcular la potencia por metro cuadrado (W/m²) transportada por ondas electromagnéticas.
Al verificar la condición de onda plana comparando las densidades de energía eléctrica y magnética (u_E y u_B).
Al convertir entre diferentes unidades de campo eléctrico (V/m, kV/m, MV/m) y magnético (T, µT, nT) en problemas de electromagnetismo.

Cómo funciona

1Ingresa las magnitudes de los campos eléctrico (E) y magnético (B) seleccionando sus respectivas unidades métricas.
2Indica el ángulo θ formado entre los vectores E y B (generalmente 90° para ondas transversales).
3La herramienta calcula el campo auxiliar H = B/μ₀, la magnitud del flujo de energía S = E·H·senθ y las densidades volumétricas de energía eléctrica y magnética.

Casos de uso

Evaluación de la irradiancia solar teórica en la superficie terrestre a partir de mediciones de campos.
Cálculo de niveles de densidad de potencia radiada por emisores o fuentes de luz a distancias fijas.
Resolución y verificación de ejercicios académicos de física general, electromagnetismo y teoría ondulatoria.

Ejemplos

1. Cálculo del flujo de radiación solar directa

Estudiante de ingeniería física

Contexto

Se requiere verificar si los valores teóricos de campo eléctrico y magnético del mediodía soleado corresponden a una irradiancia de aproximadamente 1 kW/m².

Problema

Determinar el vector de Poynting y la densidad de energía a partir de E = 613.8 V/m y B = 2.047 µT perpendiculares.

Cómo usarlo

Introduce 613.8 en E con unidad V/m, 2.047 en B con unidad uT y mantén el ángulo en 90°.

Resultado

Obtiene S ≈ 999.85 W/m² con densidades de energía u_E ≈ 1.67 µJ/m³ y u_B ≈ 1.67 µJ/m³, validando la condición de onda plana.

2. Intensidad emitida por una bombilla a 1 metro

Docente de física

Contexto

Preparando una clase práctica sobre atenuación de radiación isotrópica con una fuente clásica de 100 W.

Problema

Calcular el flujo energético con campos moderados de 54.75 V/m y 182.6 nT.

Cómo usarlo

Configura E = 54.75 V/m, selecciona nT para B con valor 182.6 y ángulo de 90°.

Resultado

Preguntas frecuentes

¿Qué representa físicamente el vector de Poynting?

Representa la tasa direccional de transferencia de energía por unidad de área de un campo electromagnético en vatios por metro cuadrado (W/m²).

¿Cómo se calcula el campo auxiliar H en esta herramienta?

Se calcula en el vacío o aire mediante la relación H = B / μ₀, donde μ₀ es la permeabilidad del vacío.

¿Qué significa que u_E sea igual a u_B?

Indica una onda electromagnética plana en el vacío, donde la energía se reparte equitativamente entre el campo eléctrico y el magnético.

¿Por qué el ángulo por defecto es de 90°?

Porque en las ondas electromagnéticas transversales (como la luz o señales de radio en propagación libre) E y B son perpendiculares entre sí.

¿Qué relación existe entre el vector de Poynting y la densidad de energía total u?

En una onda plana electromagnética en el vacío, la magnitud del vector de Poynting cumple la relación exacta S = c · u.

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Ejemplos

1. Cálculo del flujo de radiación solar directa

2. Intensidad emitida por una bombilla a 1 metro

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