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Ondas eletromagnéticas
A Lei de Faraday nos ensina que a variação em um campo magnético gera um campo elétrico que se traduz pela fem induzida em transformadores e indutores. A Lei de Ampère, incluindo o termo da corrente de deslocamento, descoberta por Maxwell, mostra que um campo elétrico variável é uma fonte de campo magnético. Essa interação mútua entre os dois campos é sintetizada completamente pelas equações de Maxwell.
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A importância das ondas eletromagnéticas na nossa vida é indiscutível. Elas estão presentes quando enxergamos os objetos a nossa volta, quando ligamos a TV, quando estouramos pipocas no forno de microondas e em mais uma grande gama de exemplos.
A geração das ondas eletromagnéticas
Uma carga elétrica é capaz de criar a sua volta uma região de perturbação conhecida como campo elétrico. Para entender o processo de geração e propagação das ondas eletromagnéticas, imagine uma carga elétrica oscilando. Essa carga irá criar um campo elétrico oscilante, ou seja, um campo que varia com o tempo. Esse campo elétrico, por variar, será capaz de gerar um campo magnético, que por sua vez, também é variável. Esse campo magnético variável será capaz de gerar outro campo elétrico e esse novo campo elétrico irá criar outro campo magnético e assim sucessivamente. A sucessão de campos magnéticos e elétricos é definida como campo eletromagnético, que irá se propagar pelo espaço de forma autônoma e independente da fonte que o criou. Tal campo eletromagnético está sujeito a fenômenos ondulatórios como reflexão, difração e refração, e por isso pode ser chamado de onda eletromagnética. O aspecto de uma onda eletromagnética é demonstrado na figura abaixo. Note que os campos magnético (B) e elétrico (E) oscilam e são perpendiculares entre si.
Na sua pesquisa, Maxwell também demonstrou a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética e obteve um valor igual ao da velocidade da luz, ou seja, 300.000 km/s. Desse modo ele deduziu que a luz também é uma onda eletromagnética.
O espectro eletromagnético As ondas eletromagnéticas podem se manifestar de diversas formas dependendo da sua freqüência de oscilação. Dessas manifestações, a mais famosa é a luz visível, que ocupa uma faixa muito pequena do espectro eletromagnético. Mas o que é o espectro eletromagnético? O espectro eletromagnético é o conjunto de todas as ondas eletromagnéticas, como está representado na figura abaixo.
Observe que, pela figura, as ondas que possuem a menor freqüência de oscilação são as ondas de rádio e as de maior freqüência são os raios gama. Já os comprimentos de onda agem de maneira inversa, ou seja, as ondas de rádio possuem os maiores comprimentos, enquanto que os raios gama apresentam o menor comprimento. Isso pode ser demonstrado pela equação fundamental da ondulatória que está representada a seguir.
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Lembre-se de que as ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade e por isso as ondas que apresentam a maior freqüência são aquelas que possuem o menor comprimento de onda, enquanto que as de menor freqüência apresentam o maior comprimento de onda.
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Complementos de Física – Teoria – Ondas Eletromagnéticas
Uma onda eletromagnética com freqüência igual a 6,10x10^14 Hz se desloca no vácuo no sentido +z. O campo magnético é paralelo ao eixo Oy e possui amplitude de 5,80x10-4^ T. Escreva as equações vetoriais para os vetores campo elétrico e indução magnética.
Uma estação de rádio emite ondas com freqüência de 830kHz. Para uma dada distância do transmissor, a amplitude do campo magnético da onda eletromagnética é igual a 4,82x10-11^ T. Calcule: a) O comprimento de onda; b) O número de onda; c) A freqüência angular; d) A amplitude do campo elétrico; e) A amplitude do vetor de Poynting.
Uma onda eletromagnética possui um campo elétrico dado por:
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- Uma antena parabólica emite ondas eletromagnéticas no vácuo com intensidade média I= 0,4W/m^2 no sentido oposto ao eixo Oy. O campo elétrico é paralelo ao eixo Ox. Em t=0 e y=0, o valor do campo elétrico é máximo e a freqüência da onda é 3MHz. Determinar: a) A equação do campo magnético b) O vetor de Poynting c) O valor do campo magnético em y = 100m e t = 10s.
Respostas
a) 361m b) 0,0174 rad/m c) 5,22x10^6 rad/s d) 0,0144V/m e) S = 5,546x10-7^ W/m^2
a) no sentido + y b) 7,11x10-4^ m c) ᠨ䙒ጘ䙦ᡷ, ᡲ䙧 㐄 ㎘1,03 · 10⡹⡱ᡱᡗᡦ䙦8,84 · 10⡱ᡷ ㎘ 2,65 · 10⡩⡰ᡲ䙧⠵̂ ᡆ d) ᡅጘ䙦ᡷ, ᡲ䙧 㐄 2,51 · 10⡷ᡱᡗᡦ⡰䙦8,84 · 10⡱ᡷ ㎘ 2,65 · 10⡩⡰ᡲ䙧⠶̂ ᡉ/ᡥ⡰
a) ᡅጘ䙦ᡷ, ᡲ䙧 㐄 ㎘0,8 ᡱᡗᡦ⡰^ 䙲2․10⡹⡰ᡷ ㎗ 6․10⡴ᡲ ㎗ ゕ⡰䙳 ⠶̂ ᡉ/ᡥ⡰
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