24: Ondas eletromagnéticas

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Nov 1, 2022
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- 23.E: Indução eletromagnética, circuitos de corrente alternada e tecnologias elétricas (exercício)
- 24.0: Prelúdio às ondas eletromagnéticas

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É importante notar desde o início que o fenômeno geral das ondas eletromagnéticas foi previsto pela teoria antes de se perceber que a luz é uma forma de onda eletromagnética. A previsão foi feita por James Clerk Maxwell em meados do século XIX, quando ele formulou uma única teoria combinando todos os efeitos elétricos e magnéticos conhecidos pelos cientistas na época. “Ondas eletromagnéticas” foi o nome que ele deu aos fenômenos que sua teoria previu.

24.0: Prelúdio às ondas eletromagnéticas
Ainda mais intrigante é que todos esses fenômenos amplamente variados são manifestações diferentes da mesma coisa: ondas eletromagnéticas. (Veja a Figura 2.) O que são ondas eletromagnéticas? Como eles são criados e como viajam? Como podemos entender e organizar suas propriedades amplamente variadas? Qual é a relação deles com os efeitos elétricos e magnéticos? Essas e outras questões serão exploradas.
24.1: Equações de Maxwell - Ondas eletromagnéticas previstas e observadas
As ondas eletromagnéticas consistem em campos elétricos e magnéticos oscilantes e se propagam à velocidade da luz $c$ . Eles foram previstos por Maxwell, que também mostrou que $c = \frac{1}{\sqrt{\mu_{0} \epsilon_{0}}},$ onde $mu_{0}$ está a permeabilidade do espaço livre e $\epsilon_{0}$ está a permitividade do espaço livre. A previsão de ondas eletromagnéticas de Maxwell resultou da formulação de uma teoria completa e simétrica da eletricidade e do magnetismo, conhecida como equações de Maxwell.
24.2: Produção de ondas eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas são criadas por cargas oscilantes (que irradiam sempre que aceleradas) e têm a mesma frequência da oscilação. Como os campos elétrico e magnético na maioria das ondas eletromagnéticas são perpendiculares à direção em que a onda se move, normalmente é uma onda transversal. As forças das partes elétrica e magnética da onda estão relacionadas, o $\frac{E}{B} = c,$ que implica que o campo magnético $B$ é muito fraco em relação ao campo elétrico $E$ .
24.3: O espectro eletromagnético
Neste módulo, examinamos como as ondas eletromagnéticas são classificadas em categorias como rádio, infravermelho, ultravioleta e assim por diante, para que possamos entender algumas de suas semelhanças e algumas de suas diferenças. Também descobriremos que há muitas conexões com tópicos discutidos anteriormente, como comprimento de onda e ressonância.
24.4: Energia em ondas eletromagnéticas
A energia transportada por qualquer onda é proporcional ao quadrado de sua amplitude. Para ondas eletromagnéticas, isso significa que a intensidade pode ser expressa como $I_{ave} = \frac{c \epsilon_{0} E_{0}^{2}}{2},$ onde $I_{ave}$ está a intensidade média em $W/m^{2}$ e $E_{0}$ é a intensidade máxima do campo elétrico de uma onda senoidal contínua. Isso também pode ser expresso em termos da intensidade máxima do campo magnético e em termos de campos elétricos e magnéticos.
24.E: Ondas eletromagnéticas (exercícios)