FÍSICA IV. Prof. Pierre Vilar Dantas. Horário: 7M Aula 01-29/07/2017

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Lavínia da Silva Pinho
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1 FÍSICA IV Prof. Pierre Vilar Dantas Turma: 0053-A Horário: 7M Aula 01-29/07/2017

2 Plano de ensino

3 Professor

4 TÓPICOS Ondas eletromagnéticas. Correntes de deslocamento. Equações de Maxwell. Exercícios.

5 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

6 Ondas O que vem a ser uma onda? Conhece algum tipo de onda? Quais as principais características?

Historinha James Clerk Maxwell: um raio luminoso é uma onda progressiva de campos elétricos e magnéticos (uma onda eletromagnética); Na sua época, (séc.

7 Historinha James Clerk Maxwell: um raio luminoso é uma onda progressiva de campos elétricos e magnéticos (uma onda eletromagnética); Na sua época, (séc. XIX) a luz visível e os raios infravermelhos e ultravioleta eram as únicas ondas eletromagnéticas conhecidas; Heinrich Hertz: descobriu as ondas de rádio, e observou que essas ondas se propagam com a mesma velocidade que a luz visível.

8 O Espectro Eletromagnético

9 O Espectro de Luz Visível

10 Gerando uma Onda Eletromagnética Explica direito... ω = 1 LC

11 Perguntas Os campos elétrico e magnético E e B são perpendiculares à direção de propagação da onda (certo ou errado?); O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético (certo ou errado?). O produto vetorial E x B aponta no sentido de propagação da onda (certo ou errado?); Podemos dizer que os campos variam com a mesma frequência e/ou estão em fase?

12 Equação das ondas E = E * sin(kx ωt) B = B * sin(kx ωt) Qual das duas possui maior amplitude? Qual a relação entre as duas amplitudes E * B * =?

13 Representação

14 Equações de Maxwell

15 Descrição conceitual Lei de Gauss: descreve a relação entre um campo elétrico e as cargas elétricas geradoras do campo. Lei de Gauss para o magnetismo: afirma que não há cargas ou monopolos magnéticos análogos às cargas elétricas. Em vez disso, o campo magnético é gerado por uma configuração chamada dipolo. Lei de Faraday: descreve como um campo magnético que varia com o tempo cria, ou induz, um campo elétrico. Lei de Ampère com a correção de Maxwell: afirma que campos magnéticos podem ser gerados em duas formas: Através de correntes elétricas, que é a lei de Ampère original, e Por campos elétricos que variam no tempo, que é a correção proposta por Maxwell.

16 Equações de Maxwell São 4 equações que unem a eletricidade e o magnetismo em uma só teoria;

17 Lei de Gauss E: campo elétrico gerado por uma fonte qualquer que esteja no interior de uma região; No primeiro termo, calcula-se o fluxo elétrico (φ 6 ) que atravessa a região que observamos (qual o formato dessa região??); Q 89: : carga elétrica no interior da região escolhida; ε < : permissividade no vácuo (8, BCD F/m)

18 Lei de Gauss Então, o que a Lei de Gauss diz é que não importa o valor do campo elétrico e nem mesmo a forma da região que escolhemos para trabalhar, o Fluxo Elétrico (qual?) através dessa região será sempre igual a uma constante (qual?).

19 Lei de Gauss para o Magnetismo Seguindo o mesmo pensamento, o que teremos?

20 Lei de Gauss para o Magnetismo

21 Lei de Gauss para o Magnetismo Não importa o valor do campo magnético e nem mesmo a forma da região que escolhemos para trabalhar, o Fluxo Magnético através dessa região será sempre nulo.

22 Lei de Ampère μ < : permeabilidade magnética no vácuo (4π.10 BK N/A D ) O termo NO P corresponde ao Fluxo Elétrico. Logo, o termo é N: a variação do Fluxo Elétrico em relação ao tempo. à geralmente designada de corrente de deslocamento. Q RNO P N:

23 Lei de Ampère A integral de linha (primeiro termo), calcula o Fluxo Magnético que passa através de uma curva l, gerado por todas as correntes i U que são envolvidas por l (veja próximo slide).

24 Lei de Ampère A Lei de Ampère nos diz duas coisas muito importantes: A primeira é que um campo magnético pode ser gerado através de uma corrente, ou soma de correntes, i U. A segunda é que um campo elétrico que varie com o tempo também é uma fonte de campo magnético.

25 Lei de Faraday Ela tem algumas coisas bem parecidas com a Lei de Ampère. Agora estamos interessados em calcular a integral de linha, E W dl, do campo elétrico E ao longo da curva de comprimento l. O termo φ Z é o Fluxo Magnético. Assim, o termo NO [ variação do Fluxo Magnético em relação ao tempo. N: é a

26 Lei de Faraday Então, o que a Lei de Faraday diz é que a variação de um campo magnético produz um campo elétrico! Essa mesma variação do campo magnético induz uma força eletromotriz ε nas proximidades.

27 Exercícios Verifique se as afirmativas são verdadeiras ou falsas: A. Se estivermos analisando uma certa carga parada, ela produz um campo (elétrico), mas não produz um campo (magnético). (Lei de Gauss); B. Mas se esta carga estiver em movimento (que é justamente a definição de corrente elétrica), ela produz tanto o campo elétrico quanto o magnético. (Lei de Ampère); C. Quando um campo elétrico está variando com o tempo, um campo magnético é induzido nas proximidades! (Lei de Ampère); D. Um campo magnético variando com o tempo induz um campo elétrico nas proximidades! (Lei de Faraday)

28 Exercícios

29 Exercícios

30 Exercícios Mandar as respostas em PDF usando o link:

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