Prova 05/06/2012. Halliday Vol 3-6ª edição Cap 29, 30, 31,32. Halliday Vol 3-8ª edição Cap 28, 29, 30, 32. Aulas 9-15

Transcrição

1 7. Campo Magnético Campo magnético de uma corrente elétrica Linhas de força Fluxo magnético e indução magnética Campo magnético de uma espira Lei de Ampère Campo magnético de um solenóide 8. Forças Magnéticas Forças magnéticas em cargas elétricas Forças magnéticas em correntes elétricas Conjugado de uma espira em um campo magnético 9. Geração de Força Eletromotriz Lei de Faraday Lei de Lenz Geração de fem em condutores Prova 05/06/2012 Halliday Vol 3-6ª edição Cap 29, 30, 31,32 ou Halliday Vol 3-8ª edição Cap 28, 29, 30, Indutância Conceito de indutância; unidade de indutância Cálculo da indutância de um solenóide e de um toróide Circuito RL: equação, solução e interpretação Energia e densidade de energia no campo magnético 11. Propriedades Magnéticas da Matéria Origem eletrônica das propriedades magnéticas Processo para medir momento de dipolo de um ímã permanente Meios paramagnéticos e diamagnéticos Intensidade de magnetização: relação entre B, H e M 11.5 Ferromagnetismo, diamagnetismo, paramagnetismo Equações de Maxwell - correntes induzidas Aulas 9-15

2 Ondas eletromagnéticas Polarização

3 Ondas Eletromagnéticas Uma onda eletromagnética é formada por campos elétricos e magnéticos variáveis. As varias freqüências possíveis de ondas eletromagnéticas formam um espectro, do qual uma pequena parte constitui a luz visível. Uma onda eletromagnética que se propaga na direção do eixo x possui um campo elétrico E e um campo magnético B, cujos módulos dependem de x e t

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5 As soluções mais simples para as ondas são aquelas para as quais as amplitudes de campo E e B variam com x e t de acordo com as expressões Freqüência angular. são os valores máximos dos campos número de onda O campo elétrico induz o campo magnético e vice-versa

6 A velocidade de qualquer onda eletromagnética no vácuo é c, que pode ser escrita: c B E velocidade da luz no vácuo E e B são módulos dos campos em um instante qualquer

7 Ondas eletromagnéticas Período: T Comprimento de onda: Freqüência: f 1 T Freqüência angular: 2 f Número de onda: k 2 Velocidade de uma onda: v k f

8 Fluxo de Energia A taxa por unidade de área com a qual a energia é transportada por uma onda eletromagnética é dada pelo vetor de Poynting (que é tb a direção de propagação da onda e a direção do fluxo de energia)

9 Fluxo de Energia A taxa média por unidade de área com a qual a energia é transportada S med, é chamada de intensidade da onda representada pelo símbolo I I c 1 0 E 2 rms a letra I representará intensidade de uma onda eletromagnética, e não corrente elétrica. E E m valor médio quadrático rms 2

10 Fluxo de Energia Uma fonte pontual de ondas eletromagnéticas emite ondas Isotropicamente, isto é com igual intensidade em todas as direções. A intensidade das ondas a uma distancia r de uma fonte pontual de potencia P s, é dada por: I PS 4r 2

11 Exemplo 1 Um observador se encontra a 1,8m de uma fonte luminosa pontual e isotrópica cuja potencia Ps é 250W. Calcule os valores rms do campo elétrico e do campo magnético produzidos pela fonte na posição do observador

12 F Pressão da Radiação Quando uma superfície intercepta uma onda eletromagnética, a onda exerce uma força e uma pressão na superfície. Quando a radiação é totalmente absorvida por uma superfície perpendicular a direção de a força é dada por: absorção total a F r p t p t a r IA c Quando a radiação é totalmente refletida a força é dada por: reflexão total, incidência perpendicular 2IA c p p p

13 A pressão da radiação Pr é a força por unidade de área absorção total P a F a A I c reflexão total, incidência perpendicular P r F r A 2I c

14 absorção total P a F a A I c F a p t a IA c

15 Exemplo 2 Quando um cometa libera poeira, esta não acompanha a orbita do cometa a pressão da radiação solar a empurra para longe do sol. Suponha que uma partícula de poeira seja esférica, com raio R, tenha uma densidade =3.5x10 3 Kg/m 3 e absorva totalmente a radiação que intercepta. Para que valor de R a força gravitacional exercida pelo Sol sobre a partícula equilibra a força de radiação exercida pela luz solar?

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17 (a) Um feixe de luz não-polarizada visto ao longo da direção de propagação (perpendicular à página). O vetor campo elétrico variável no tempo pode estar em qualquer direção no plano da página com igual probabilidade. (b) Um feixe de luz linearmente polarizada com o vetor campo elétrico variando temporalmente na direção vertical.

18 Um polarizador é, portanto, um material que permite a passagem apenas das componentes dos vetores campo elétrico que sejam paralelos a uma direção característica do material, chamada de direção de polarização, que define o eixo de transmissão do polarizador. Num polarizador ideal, as componentes do campo elétrico perpendiculares ao eixo de transmissão são completamente absorvidas.

19 Intensidade da luz transmitida por um polarizador Quando uma luz não-polarizada incide em um polarizador ideal, a intensidade da luz polarizada transmitida é igual à metade da intensidade incidente, não importando a orientação do polarizador. Ação de uma película polarizadora. Apenas a componente y do campo elétrico é transmitida.

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24 A partir dessa expressão, observe que a intensidade transmitida é máxima quando os eixos de transmissão são paralelos e nula (absorção completa pelo analisador) quando os eixos de transmissão são perpendiculares entre si. (a) A maior parte da luz passa por duas placas polarizadoras quando a direção de polarização das placas coincide, mas (b) a maior parte da luz é absorvida quando as direções de polarização das duas placas são perpendiculares.

25 Visualização através de um polarizador:

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27 Existem outros meios de polarizar a luz, além dos filtros polarizadores. A luz também pode ser polarizada por reflexão ou por espalhamento. No espalhamento a luz absorvida por um átomo ou molécula é emitida novamente em outra direção.

28 Resumindo: Polarização Dizemos que uma onda eletromagnética é polarizada quando o vetor campo elétrico se conserva sempre no mesmo plano, que é chamado de plano de oscilação. A luz produzida por uma lâmpada comum não é polarizada, isto é ela é não polarizada ou polarizada aleatoriamente. Quando a luz que incide no filtro polarizador é nãopolarizada, a intensidade da luz transmitida, I é metade da intensidade original I 0 Quando a luz que incide no filtro polarizador já está polarizada, a intensidade da luz transmitida depende do ângulo entre a direção de polarização da luz e a direção de polarização do filtro

29 Exemplo: A fig mostra um conjunto de três filtros polarizadores sobre o qual incide um feixe de luz inicialmente não-polarizada. A direção de polarização do primeiro filtro é paralela ao eixo y, a do segundo faz um ângulo de 60º com a primeira no sentido anti-horário e a do terceiro é paralela ao eixo x. qual é a direção de polarização da luz que sai do conjunto? Que fração da intensidade inicial I 0 da luz sai do conjunto?

30 R: a, d, b, c(zero)