SEXTOTESTEINDEXAÇÃO pdf

Aula 09 Campos elétricos variáveis Profa. Flávia Sobreira fsanchez@unicamp.br F328: Física Geral III 2º semestre, 2023 2 • Os campos magnéticos acompanham os campos elétricos variáveis • Campos de partículas carregadas em movimento • Dipolos e antenas oscilantes • Corrente de deslocamento • Equações de Maxwell • Ondas eletromagnéticas • Energia eletromagnética Os campos magnéticos acompanham os campos elétricos variáveis 3 Os campos magnéticos acompanham os campos elétricos variáveis 4 Os campos magnéticos acompanham os campos elétricos variáveis 5 A corrente para o capacitor faz com que o campo elétrico entre as placas mude, e a mudança do campo elétrico entre as placas do capacitor age de maneira semelhante à corrente que causa essa mudança Um campo elétrico variável é acompanhado por um campo magnético. Corrente de deslocamento 6 2 em 1 1 2 (Maxwell-Ampère) Idisp: Corrente de deslocamento Iint: Corrente interceptada pela superfície. 0 Corrente de deslocamento 7 Exemplo: Um capacitor de placas paralelas tem placas circulares de raio R = 0,10m e uma distância de separação de placas d = 0,10mm. Enquanto uma corrente carrega o capacitor, a magnitude da diferença de potencial entre as placas aumenta em 10 V/𝜇s. Qual é a magnitude do campo magnético entre as placas a uma distância R do eixo horizontal do capacitor? O fluxo do campo elétrico na superfície é: Aplicando a Lei de Ampere-Maxwell mas logo Outra maneira de se pensar no exercício é: Usando a capacitância de um capacitor de placas paralelas, temos:: De acordo com a lei de Ampere Equações de Maxwell 8 Equações de Maxwell Lei de Gauss: Gauss para o magnetismo: Lei de Ampére-Maxwell Lei de Faraday Os campos magnéticos acompanham os campos elétricos variáveis F328 – 1S2019 9 Campo Elétrico Campo Magnético fonte partícula carregada partícula carregada em movimento força atua em qualquer partícula carregada partícula carregada em movimento Propriedades dos campos elétrico e magnético Campo Elétrico Campo Magnético linhas saem de ou chegam em partícula carregada - caminho fechado engloba variação de campo magnético variação de campo elétrico Linhas de campo elétrico e magnético Campos de partículas carregadas em movimento 10 Padrão de linha de campo elétrico de uma partícula carregada (a) em repouso (esfericamente simétrico). (b) movendo-se para a direita com velocidade v. Para a partícula em movimento, as linhas do campo elétrico agrupam-se em torno do plano perpendicular à direção do movimento (radial mas não esfericamente simétrico). Surge um campo magnético. Surgem dobras no campo porque o campo elétrico não pode mudar instantaneamente em qualquer lugar do espaço para refletir as mudança no movimento da partícula fonte. Campos de partículas carregadas em movimento 11 A partícula, inicialmente movendo-se com velocidade v, depois freada até o repouso. Nas dobras • A densidade da linha do campo elétrico e densidade de energia (a magnitude do campo elétrico) são maiores nas dobras do que em outros lugares. • Carregam energia para longe da partícula • Lembrando que os campos elétricos variáveis são acompanhados por campos magnéticos variáveis e vice-versa. Isto constitui uma onda eletromagnética Uma onda eletromagnética é, portanto, uma perturbação combinada em um campo elétrico e magnético que se propaga através do espaço. Campos de partículas carregadas em movimento 12 Campos de partículas carregadas em movimento 13 Dipolos de Antenas Oscilantes 14 Dipolos e antenas oscilantes 15 • R<cT/2 : o campo elétrico seja apenas o campo elétrico do dipolo estacionário em sua orientação final. se c é a velocidade de propagação da onda R1=cT/2 (T período) • R>cT: campo do dipolo original antes de inverter. • cT<R<cT/2: não há partículas carregadas nesta região. As linhas do campo devem ser conectadas às linhas de campo elétrico nas regiões interna e externa. a) Campo elétrico de um dipolo elétrico estacionário b) Campo elétrico do mesmo dipolo depois que o momento de dipolo se inverteu. Dipolos e antenas oscilantes 16 Instantâneos do padrão de campo elétrico de um dipolo com oscilação senoidal em intervalos de tempo de T/8 (onde T é o período de oscilação). Um loop se forma a cada meio ciclo! Dipolos e antenas oscilantes 17 A mudança do campo elétrico do dipolo oscilante é acompanhada por um campo magnético. A oscilação produz também um campo magnético. Dipolos e antenas oscilantes 18 Dipolos e antenas oscilantes 19 Sistema de duas antenas, uma que emite ondas eletromagnéticas e outra que as recebe. A antena emissora é alimentada por uma corrente oscilante criada por uma fonte de diferença de potencial alternada. Uma corrente oscilante e ́ induzida na antena receptora pela onda eletromagnética que chega. Ondas eletromagnéticas 20 Ondas eletromagnéticas 21 Relação entre os campos E e B Ondas eletromagnéticas 22 Vamos usar a lei de Faraday para obter uma relação adicional entre os campos E e B. Vista superior do pulso de onda. E A velocidade do pulso da onda plana eletromagnética no vácuo é determinada por duas constantes fundamentais do eletromagnetismo. Ondas eletromagnéticas 23 Onda Harmônica Ondas eletromagnéticas 24 ● o pulso de onda eletromagnética consiste de campos elétrico e magnético perpendiculares entre si. ● a razão das grandezas dos campos elétrico e magnéticos é sempre ● Os vetores dos campos E e B são sempre perpendiculares e viajam com a velocidade da luz no meio na direção determinada pelo produto vetorial Energia eletromagnética 25 Vetor de Poynting (descreve o fluxo de energia) J. H. Poynting (1852–1914) Mostre isso ! Energia A medida que a onda eletromagnética se propaga, a energia viaja na direção da propagação. densidade de energia do campo elétrico densidade de energia do campo magnético densidade de energia da onda eletromagnética 2 Energia eletromagnética 26