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Definições

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Livro: Definições
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Data: Saturday, 2 Jul 2022, 12:03

Já sabemos que uma diferença em relação às ondas mecânicas é que não precisam de um meio de propagação.

Sabemos também que não vivemos mais sem elas...


...e que pela semântica há a união de dois efeitos:


Faraday e Henry descobriram em 1831 que a  eletricidade pode ser produzida a partir do  magnetismo.

Oersted em 1820 já havia descoberto que o magnetismo era produzido por correntes elétricas em fios.

Vídeo sem áudio (44 segundos)

Saiba mais


Lei de Faraday



Um campo elétrico é induzido na região do espaço em que há um campo magnético variando no tempo. A intensidade do campo elétrico induzido é proporcional à taxa de variação no tempo do campo magnético. A direção do campo elétrico induzido é perpendicular à da variação do campo magnético.

Simetria da Natureza - Lei de Maxwell!

Um campo magnético é induzido na região do espaço em que há um campo elétrico variando no tempo. A intensidade do campo magnético induzido é proporcional à taxa de variação no tempo do campo elétrico. A direção do campo magnético induzido é perpendicular à da variação do campo elétrico.

Vídeo em Inglês (9:17min)

 

As equações de Maxwell possuem soluções não-nulas dependentes do tempo, mesmo nas regiões do espaço sem cargas ou correntes (isto é, com ρ = 0 e J = 0). No eletromagnetismo, há um efeito “dominó” que está associado à indução mútua entre os campos


Por simplicidade, estudaremos a propagação da onda eletromagnética numa região do espaço onde não existem cargas livres nem correntes elétricas. Essa região poderia ser o vácuo ou o interior de algum meio dielétrico transparente, na situação em que as fontes que deram origem aos campos elétrico e magnético existentes se encontram muito distantes. Limitaremos a este caso particular devido as dificuldades matemáticas para resolver um sistema de equações de onda.



A grande contribuição de Maxwell foi mostrar que a Ótica (estudo da luz visível) é um ramo do eletromagnetismo. As equações de Maxwell podem ser combinadas para se obter uma equação de onda para os campos :

                



O valor numérico da velocidade é igual ao da velocidade da luz no vácuo e tem unidades de velocidade!
A obtenção da velocidade da luz através de constantes elétricas é um grande triunfo da teoria eletromagnética da luz. O que sugere que é possível gerar essas ondas com diferentes comprimentos de onda por experimentos elétricos e que todas essas ondas têm a mesma velocidade no vácuo.

A teoria de Maxwell demorou mais de vinte anos para ser compreendida e aceita, e só o foi graças ao trabalho do físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894), que em 1884 mostrou a dedução da teoria do eletromagnetismo por um novo método e colocou suas equações na forma atual. Reconhecidamente, foi somente após a leitura do artigo de Hertz que a maioria dos cientistas da época compreendeu essa teoria. Alguns anos mais tarde, entre 1886 e 1889 esse físico alemão conseguiu produzir e estudar ondas eletromagnéticas em laboratório (rádio e micro-ondas), e provou que estas têm propriedades de reflexão, refração, difração e interferência iguais às da luz. O mundo entrava definitivamente na era do eletromagnetismo.




Veja o vídeo a seguir (inglês/5:20m)



 


As ondas eletromagnéticas são produzidas quando cargas elétricas livres são aceleradas ou quando elétrons ligados a átomos e moléculas sofrem transições para estados de menor energia.

Fornecendo energia (térmica, elétrica,...) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo (mais energéticos). Ao voltarem às suas órbitas originais, devolvem a energia absorvida em forma de luz (fóton).



Perto da fonte emissora as frentes de onda de uma OEM não são planas, mas muito longe da fonte emissora as frente de onda  são planas.

 

A direção de propagação é dada pelo vetor de onda. Seu módulo é igual ao número de onda já conhecido por você!

As OEMs são ondas transversais e seus componentes  mutuamente perpendiculares: