Ondas Eletromagnéticas: Conceitos Fundamentais e Aplicações, Slides de Engenharia Elétrica

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ONDAS

ELETROMAGNÉTICAS

ONDAS GUIADAS E APLICAÇÕES

Caio Gabriel de Barcellos

Gabriel Calabrês Cardoso

Gustavo Almeida do Nascimento

Rodrigo Minoru Nakamura

Wanderson Coimbra da Silva

Integrantes

Objetivos Esta apresentação tem como objetivo abordar os conceitos básicos das ondas eletromagnéticas, discutindo sua definição e os principais fatores que influenciam sua propagação. Serão analisados os diferentes meios pelos quais essas ondas podem se propagar, além do processo de transporte de energia, com foco no vetor de Poynting. Ademais, serão examinadas as equações dos campos elétrico e magnético, investigando a relação entre esses campos e o impacto da atenuação na propagação da onda. Por último, será abordado o conceito de onda plana, ressaltando suas características e aplicações tanto na engenharia quanto na física. Essa abordagem proporcionará uma visão clara da relevância das ondas eletromagnéticas e de seu papel crucial nas telecomunicações.

Definição de ondas eletromagnéticas

Ondas são fenômenos que se propagam no tempo e no espaço transportando energia, sem transporta matéria elas resultam da libertação das fontes de energia elétrica e magnética em conjunto. Um campo elétrico variável no tempo pode gerar um campo magnético também variável, e vice-versa, isso permite a propagação de energia sob a forma de radiação eletromagnética. As ondas eletromagnéticas são capazes de propagarem no vácuo e também e outros materiais. Onda Eletromagnética

Em 1884, John Henry Poynting , físico inglês, analisou as equações de Maxwell e desenvolveu um teorema que descreve a densidade de fluxo de energia associado a uma onda eletromagnética. Ele indica a direção e a quantidade de energia transportada por unidade de área e tempo. É fundamental para entender como a energia eletromagnética se propaga no espaço. Vetor de Poynting

Matematicamente, é definido como: Onde: Vetor de Poynting

Equação de Campo Elétrico e Magnético As ondas eletromagnéticas são soluções das equações de Maxwell que descrevem a propagação de campos elétricos ( E ) e magnéticos ( B ) no espaço e no tempo. No vácuo ou em um meio homogêneo e isotrópico, temos: Equações Fundamentais

Equação de Campo Elétrico e Magnético A partir dessas equações, podemos obter as equações de onda para os campos elétrico e magnético: onde é a velocidade da luz no meio. Essas equações mostram que os campos elétrico e magnético se propagam como ondas no espaço.

Equação de Campo Elétrico e Magnético Solução para Ondas Planas Para uma onda plana se propagando na direção z , podemos escrever os campos como: são as amplitudes dos campos elétrico e magnético, é o número de onda, é a frequência angular.

No Vácuo: A onda se propaga sem atenuação, e a intensidade do campo elétrico permanece constante. Em Meios Materiais: A onda pode sofrer atenuação devido à absorção e dispersão do material. O campo elétrico decai exponencialmente conforme a onda avança no meio condutor, Equação de Campo Elétrico e Magnético Equações da Onda com Atenuação Se levarmos em conta a atenuação, a forma geral da onda eletromagnética passa a ser:

Propriedades e Aplicações

A apresentação abordou os conceitos fundamentais sobre a disciplina de Ondas Guiadas e Aplicações, como a Definição de Onda Eletromagnética e seus Meios de Propagação. Foram discutidos conceitos essenciais, como o vetor de Poynting e as Equações que regem os Campos Elétrico e Magnético, além do estudo das Ondas Planas. Esses conceitos são essenciais para compreender a transmissão de energia e dados por meio das ondas, destacando sua importância na área de engenharia Elétrica. Conclusão