Exemplos de fontes emissoras de ondas eletromagnéticas

Transcrição

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2 emplos de fones emissoras de ondas eleromagnéicas Luz visível emiida por um filameno de lâmpada incandescene missoras de rádio e TV Osciladores de micro-ondas Aparelhos de raios X Diferem enre si, apenas pela frequência e pelo comprimeno de onda. 6/1/15

3 Uma carga puniforme em repouso produz um campo elérico esáico, mas não gera campo magnéico. Uma carga puniforme que se move com uma velocidade consane produz ano campo elérico como campo magnéico. Para produzir ondas eleromagnéicas é necessário que a carga eseja acelerada. Todo elefone celular, modem sem fio ou ransmissor de rádio emie sinais na forma de ondas eleromagnéicas Linhas de ransmissão de energia elérica ransporam uma fore correne alernada, gerando ondas eleromagnéicas 6/1/15

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5 quações de Mawell e ondas eleromagnéicas quações de Mawell S S C C q. ds. ds. dr. dr d d i d d (Lei de Gauss) (Lei de Gauss para o magneismo) (Lei de Faraday) (Lei de Ampère) As duas úlimas equações mosram que variações espaciais ou emporais do campo elérico (magnéico) provocam variações espaciais ou emporais do campo magnéico (elérico). 6/1/15

6 Ondas eleromagnéicas planas e a velocidade da luz C C. dr. dr d d i d d (Lei de Faraday) (Lei de Ampère) Com essas epressões, e com a hipóese de a onda ser plana, chega-se às seguines equações: 6/1/15

7 6/1/15 Derivando em relação a :

8 6/1/15 1 c Com isso, enconra-se o valor de c: c =, m/s k m cos k m cos

9 m cos k m cos k onde, m e m são os valores máimos dos campos. k T f c k f número de onda frequência angular velocidade da luz comprimeno de onda frequência 6/1/15

10 m cos k m cos k Lembrando que: Tomando as derivadas parciais, emos: k m sin k sin k m k m m m m c k Ou seja, em qualquer insane, a razão enre o campo elérico e o campo magnéico de uma onda eleromagnéica é igual à velocidade da luz. 6/1/15

11 Resumo das propriedades das ondas eleromagnéicas: 1) As soluções da erceira e da quara equações de Mawell são ondulaórias, e os campos e obedecem à mesma equação de onda. ) As ondas eleromagnéicas se propagam no vácuo com a velocidade da luz, c. 3) O campo elérico e o campo magnéico, componenes das ondas planas eleromagnéicas, são perpendiculares um ao ouro e ambém perpendiculares à direção de propagação da onda. ssa úlima propriedade pode ser resumida na afirmação de as eleromagnéicas serem ondas ransversais. 4) Os módulos de e, no vácuo, esão relacionados por / = c. 5) As ondas eleromagnéicas obedecem ao princípio da superposição. 6/1/15

12 nergia de uma onda eleromagnéica As ondas eleromagnéicas são poradoras de energia e, ao se propagarem no espaço, podem ransferir energia para os corpos que se enconram na rajeória percorrida. A aa de fluo de energia, numa onda eleromagnéica, é descria por um veor S, denominado o veor de Poyning, que se define por: 1 S O módulo do veor de Poyning represena o fluo de energia por unidade de empo e por unidade de área aravés da seção rea perpendicular à direção de propagação da onda. Poência por unidade de área. 6/1/15

13 Para uma onda eleromagnéica plana emos: S S c c Lembrando que: c ssas equações se aplicam em qualquer insane de empo. A média de S sobre o empo, omada em um ou mais de um ciclo é chamada de inensidade da onda, I. I S méd m m c m m c 6/1/15

14 emplo: nergia solar O Sol proporciona cerca de 1 W/m² de fluo eleromagnéico à superfície da Terra. Calcular a poência incidene num elhado de 8 m m. Poência = S.A Poência = (1. W/m²).(8 m²) Poência = 1,6 1 5 W 6/1/15

15 Momeno e pressão de radiação As ondas eleromagnéicas são poradoras de momeno linear, assim como de energia. não, quando uma onda eleromagnéica incide sobre uma superfície, eerce uma pressão (pressão de radiação) sobre a superfície. Absorção complea: pressão de radiação: P rad S c méd I c Refleão complea: pressão de radiação: P rad S c méd I c 6/1/15

16 emplo: nergia solar O Sol proporciona cerca de 1 W/m² de fluo eleromagnéico à superfície da Terra. Calcular a pressão de radiação e a força de radiação sobre o elhado, admiindo que o elhado seja um absorvedor perfeio. Área de 8 m m. Pressão de radiação: P = S = 1. W/m² = 3, N/m² c m/s Força de radiação: F = P.A = (3, N/m²).(16 m²) F = 5, N 6/1/15

17 Referências: Sears e Zemansky; Física III, 1ª dição, ediora Pearson, 1. Serway; Física 3, 3ª dição, ediora LTC, /1/15