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Ondas eletromagnéticas
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Ondas eletromagnéticas
Equações de ondas
- Equações de onda vetoriais para E e H
- ∇^2 H=jωμ(σ+jωϵ)H=γ^2 H
- ∇^2 E=jωμ(σ+jωϵ)E=γ^2 E
- γ é constante de propagação
- Equações de onda vetoriais para E e H
Soluções em coordenadas cartesianas
- Onda escalar em uma dimensão: γ^2 E (∂^2 F)/〖∂z〗^2 =1/u^2 (∂^2 F)/〖∂t〗^2
- Comprimento de onda: λ=2π/β
- Frequência: f=ω/2π
- Período da onda harmônica: T=2π/ω
- Onda escalar em uma dimensão: γ^2 E (∂^2 F)/〖∂z〗^2 =1/u^2 (∂^2 F)/〖∂t〗^2
Soluções para meios parcialmente condutores
- H_((z,t))=E_0/(|η|) e^(-αz) e^(j(ωt-βz-θ)) a_z E_((z,t))=E_0 e^(-αz) e^(j(ωt-βz)) a_x
- Note que o fator e^(-αz) atenua as amplitudes dos campos E e H, à medida que a onda se propaga no sentido +z. Por isso, α é chamada de constante de atenuação. A expressão para α, mostra que sempre existirá uma atenuação, exceto no caso em que a condutividade do meio σ é zero, que corresponderia a um dielétrico perfeito (sem perdas ou ao vácuo.
- Soluções no espaço livre (vácuo)
- μ=μ_0=4π.10^(-7) [H/m]
- ϵ=ϵ_0=8,854.10^(-2)≅10^(-9)/36π[F/m]
- Soluções no espaço livre (vácuo)
- Soluções para meio dielétricos perfeitos
- Note que o fator e^(-αz) atenua as amplitudes dos campos E e H, à medida que a onda se propaga no sentido +z. Por isso, α é chamada de constante de atenuação. A expressão para α, mostra que sempre existirá uma atenuação, exceto no caso em que a condutividade do meio σ é zero, que corresponderia a um dielétrico perfeito (sem perdas ou ao vácuo.
- H_((z,t))=E_0/(|η|) e^(-αz) e^(j(ωt-βz-θ)) a_z E_((z,t))=E_0 e^(-αz) e^(j(ωt-βz)) a_x
Soluções para meios bons condutores; profundidade de penetração pelicular
- Profundidade pelicular ou profundidade de penetração: δ=1/√πfμσ
- O parâmetro δ é muito comum na análise de condutores e fornece uma medida da profundidade de penetração de uma onda eletromagnética no meio. Além disso, o fenômeno pelo qual a intensidade de campo em um condutor decresce rapidamente é conhecido como efeito pelicular.
- Profundidade pelicular ou profundidade de penetração: δ=1/√πfμσ
incidência oblíqua e Leis de Snell
- O plano de incidência é o plano contendo o vetor que aponta no sentido de propagação da onda incidente e o vetor unitário normal à interface, por exemplo, planos de incidência nos planos xz.
- sen〖θ_i 〗/sen〖θ_t 〗 =√((μ_2 ϵ_2)/(μ_1 ϵ_1 ))
- Ângulo de incidência θ_i e o ângulo de transmissão θ_t obedecem à Lei de Snell de reflexão
- sen〖θ_i 〗/sen〖θ_t 〗 =√((μ_2 ϵ_2)/(μ_1 ϵ_1 ))
- O plano de incidência é o plano contendo o vetor que aponta no sentido de propagação da onda incidente e o vetor unitário normal à interface, por exemplo, planos de incidência nos planos xz.
Potência e o vetor de Poynting
- Taxa instantânea com que a energia flui para fora do volume: P(t)=∮_S▒〖(E x H)·dS〗=∮_S▒〖P·dS〗
- P_med=1/2 Re(E x H*)
- P_med é o vetor poynting, que pode ser interpretado como a taxa instantânea de energia (associada a um campo eletromagnético), por unidade de área, em um dado ponto. No produto vetorial que define o vetor de Poynting, supõe-se que os campos são funções reais.
- P_med=1/2 Re(E x H*)
- Taxa instantânea com que a energia flui para fora do volume: P(t)=∮_S▒〖(E x H)·dS〗=∮_S▒〖P·dS〗
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- Mind Map on Ondas eletromagnéticas, created by Erick Mecheseregian on 10/11/2019.
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- Erick Mecheseregian
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