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terça-feira, 1 de outubro de 2013

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

Ondas eletromagnéticas são ondas que se formam a partir da combinação dos campos magnético e elétrico, que se propagam no espaço transportando energia. O conceito de onda eletromagnética foi postulado pelo famoso físico escocês James C. Maxwell. É dele o trabalho mais notável no campo do eletromagnetismo.
 Utilizando-se das leis experimentais de Coulomb, Faraday, Ampère e também das suas próprias concepções, Maxwell construiu um conjunto de equações que resume os conhecimentos sobre o eletromagnetismo. Hoje conhecemos essas equações como as equações de Maxwell e sabemos que foram elas que possibilitaram a existência das ondas eletromagnéticas. 
Essas equações são importantes para o estudo da eletricidade, assim como as leis de Newton são importantes para a mecânica.
Maxwell provou, através das suas equações, que o distúrbio eletromagnético, o qual é causado pela superposição do campo elétrico e campo magnético, apresenta todas as características ondulatórias e que, sendo assim, a radiação eletromagnética também deveria sofrer os fenômenos da reflexão, refração, difração e a interferência, assim como acontece em uma onda. Foi por esse motivo que o distúrbio causado pelo campo elétrico e magnético acabou por ser denominado de ondas eletromagnéticas.
 
Os campos elétrico e magnético que dão origem às ondas eletromagnéticas se propagam perpendicularmente um ao outro. É importante saber que, ao contrário das ondas mecânicas, a onda eletromagnética não necessita de um meio material para se propagar, pois o campo elétrico e o campo magnético podem ser estabelecidos na ausência de matéria, ou seja, no vácuo. 
Sendo assim, a radiação eletromagnética pode se propagar no espaço vazio.
É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas 
eletromagnéticas. Iniciando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para os seres 
terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas. 
Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos 
de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na 
faixa de radiofreqüências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes 
distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de 
energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade 
média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol).
Essas radiações são tão importantes que deram origem a uma nova ciência, a 
Radioastronomia, que se preocupa em captar e analisar essas informações obtidas do 
espaço através de ondas.
 

Há ainda as fontes terrestres de radiação eletromagnética: as estações de rádio e de TV, o 
sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais, corpos aquecidos e 
muitas outras. 
O rádio e a televisão funcionam graças a ondas eletromagnéticas. Numa estação de 
rádio, ou televisão, existem os transmissores e uma antena. A antena é um condutor de 
corrente elétrica, cujos elétrons executam um movimento vibratório, com determinada 
freqüência. Esse movimento é produzido pelos circuitos dos transmissores. O movimento 
vibratório dos elétrons cria as ondas eletromagnéticas características daquela estação e que 
se propagam em todas as direções do espaço. 
No aparelho de rádio, ou televisão, também existem circuitos e uma antena. Na antena 
receptora os elétrons também têm movimento vibratório, de mesma freqüência que os 
elétrons da antena transmissora. 
Esse movimento éproduzido pelas ondas eletromagnéticas 
captadas pela antena. 
Os elétrons da antena transmissora produzem a onda e esta faz os elétrons da antena 
receptora vibrarem com a mesma freqüência. 
As ondas eletromagnéticas são dois campos perpendiculares variáveis, um elétrico e outro 
magnético, que se propagam. Essa propagação pode ocorrer no vácuo e em determinados 
materiais. 
Como exemplo de ondas eletromagnéticas, podemos citar as ondas de rádio, as ondas de 
televisão, as ondas luminosas, as microondas, os raios X e outras. Essas denominações são 
dadas de acordo com a fonte geradora dessas ondas e, em geral, correspondem a diferentes 
faixas de freqüências. 
No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas propagam-se com a velocidade de 300.000 
km/s.
Você com certeza sabe ou já ouvir falar que o controle remoto de sua TV ou 
videocassete funcionam por infravermelho. Também já não é mais novidade um
microcomputador operado por mouse e teclado sem fios, ou seja, por infravermelho. - Mas 
afinal de contas o que vem a ser esse tal de infravermelho? Alguma espécie de raio 
invisível? - Exatamente! Se foi isso que você pensou, acertou na mosca. Só que ao invés de 
raio, vamos utilizar a palavra luz. - Luz...? - É isto mesmo. O Universo que nos rodeia é 
banhado por um imenso "oceano" de luzes, das quais nossos olhos conseguem captar
apenas uma pequeníssima fração. Essa pequena fração de luzes que o olho humano vê, é 
chamada de luz visível ou apenas luz. Por esta razão, é mais conveniente chamarmos ao 
conjunto de todas as luzes, de RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA. 
O termo luz, fica 
reservado à pequena parcela de radiação eletromagnética que conseguimos enxergar.
 A radiação eletromagnética é uma forma de energia. Sem ela simplesmente não haveria vida 
na Terra. 
Um aspecto importante da radiação eletromagnética é seu caráter ondulatório, isto é, 
a radiação eletromagnética é constituída de ondas eletromagnéticas. 
O conceito de onda é 
de fundamental importância para a compreensão de uma série de fenômenos físicos. Em 
termos formais, onda é o resultado de algum tipo de perturbação que se propaga em um 
meio qualquer, sem que este meio sofra qualquer deslocamento líquido de matéria. Por 
exemplo, no mar, as ondas se formam basicamente devido à perturbação da água pela 
atração da Lua e da ação dos ventos. Se você estiver boiando um pouco além da rebentação, 
deve ter percebido que seu corpo alternadamente sobe e desce, mas na média permanece 
praticamente no mesmo lugar. 
O fato de seu corpo subir e descer, significa que existe uma energia associada à onda. Esta energia é transportada pela onda, sem entretanto causar um 
deslocamento líquido final do meio, no caso, a água. Já no caso da rebentação, outros 
fatores interferem com a onda, acarretando um movimento efetivo da água ou de algum 
objeto flutuante. A brusca frenagem da onda pela fundo de areia da praia, faz com que a 
parte de cima da onda se projete para frente, literalmente despejando a água. 
Quanto à origem, existem basicamente dois tipos de onda: Ondas Mecânicas e 
Ondas Eletromagnéticas. 
As ondas mecânicas dependem de um meio material para se 
propagarem, como as ondas do mar e as ondas sonoras, por exemplo. As ondas 
eletromagnéticas não dependem de um meio material, pois correspondem à propagação de uma perturbação nos campos elétricos e magnéticos.
 Estes campos podem existir 
independentemente de um meio material. Existem ainda outras classificações para ondas, 
tais como longitudinais (ondas sonoras), transversais (ondas eletromagnéticas) e ondas 
estacionárias (cordas de um violão, por exemplo). 
Uma onda é a propagação de uma perturbação em um meio qualquer, sem que haja 
movimento líquido das partículas do meio, isto é, as partículas sobem e descem, como 
indicado pelas setas verticais, mas na média permanecem no mesmo lugar. A distância 
entre os pontos máximos e mínimos do sobe e desce das partículas do meio, ou de um 
banhista boiando, define a amplitude da onda. A distância entre dois picos ou dois vales, ou 
ainda, dois pontos quaisquer equivalentes da onda, define o que se chama comprimento de 
onda, designado normalmente pela letra grega LAMBDA
. O número de ciclos de sobe e 
desce, por unidade de tempo define a frequência da onda, medida normalmente em Hertz 
ou ciclos por segundo e representada normalmente pela letra f ou ainda a letra grega MI. O 
produto do comprimento de onda pela frequência da onda fornece a velocidade de 
propagação da onda no meio em questão, isto é, a velocidade com que a perturbação se 
propaga. No caso das ondas eletromagnéticas no vácuo, este produto fornece a velocidade 
da luz Dissemos acima que a radiação eletromagnética é uma forma de energia. Vamos 
definir um pouco melhor este aspecto.
 Em física, ENERGIA é tudo aquilo capaz de realizar 
trabalho. 
Por exemplo, a eletricidade é capaz de fazer um motor elétrico funcionar e 
portanto realizar trabalho. A mistura ar-combustível do motor de um carro encerra uma 
certa quantia de energia química. Pela ação da centelha da vela de ignição, esta energia 
química é transformada em energia térmica que promove a expansão dos gases no interior 
do cilindro. Esta expansão empurra o pistão do motor, realizando um trabalho. Da mesma 
forma, a energia eletromagnética do Sol pode ser convertida em eletricidade por meio de 
uma célula solar ou em calor por meio de aquecedores solares. Uma forma importante de 
conversão da energia do Sol é a fotossíntese. Neste processo a luz solar é transformada em 
energia química, que por sua vez é responsável pelo crescimento das plantas e de quebra 
libera oxigênio para o ar. 
Para as ondas eletromagnéticas, a energia transportada depende unicamente de sua 
freqüência ou comprimento de onda, já que ambos estão relacionados pela velocidade da luz que é uma constante universal. Esta energia transportada pelas ondas eletromagnéticas é 
dada pela relação E = hn , onde h é uma outra constante universal chamada constante de 
Planck e cujo valor é h = 6,63 X 10-34 J.s (Joule x segundo).
Podemos resumir as características das ondas eletromagnéticas no seguinte: 
• São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis. 
• O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético. 
• São ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação). 
• Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" . 
• Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no 
vácuo.

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