Frequência
Todas as medições que vamos realizar vão ser relativamente a campos de baixa frequência, isto é, de 1Hz a 100kHz. Os campos de baixa frequência apresentam duas componentes: o campo elétrico, relacionado com carga elétrica e o campo magnético. Estes últimos são indissociáveis dos primeiros, uma vez que apenas existem caso exista fluxo de corrente elétrica.
Como o nosso corpo apresenta os seus próprios campos elétricos, os campos de baixa frequência interagem com a carga superficial do nosso corpo. Contudo, apesar de suposições e estudos realizados sobre possíveis impactos e doenças que esta interação possa causar, está provado que estas não comprometem a nossa saúde.
Campo magnético
Um campo magnético é identificado pela força magnética, 𝐹𝑚 , que exerce sobre uma determinada partícula. Para haver força magnética é necessário que esta partícula tenha carga elétrica, 𝑞, e esteja em movimento, com uma determinada velocidade, 𝑣 .
A intensidade da força magnética depende do módulo da carga da partícula, |𝑞|, do módulo da velocidade, |𝑣|, e do módulo do campo magnético onde está imersa a partícula, B, e do ângulo, α, entre os vetores 𝑣 e 𝐵 .
𝐹𝑚= |𝑞|𝑣𝐵 sinα
A partir da fórmula é possível concluir que a força é máxima se e forem perpendiculares e nula caso os vetores tenham a mesma direção.
A força magnética é sempre perpendicular ao vetor velocidade e campo magnético, ou seja, ao plano formado por estes dois vetores. O seu sentido pode ser obtido através da regra da mão direita (curvando os dedos no sentido de 𝑣 para 𝐵 e o polegar indica o sentido de 𝐹𝑚 caso a carga seja positiva e o sentido contrário de 𝐹m caso a carga seja negativa).
𝐹𝑚 = 𝑞𝑣 ×𝐵
Num campo magnético existem dois polos, o norte e o sul. Os polos opostos atraem-se e os polos iguais repelem-se. À volta do íman cria-se um campo magnético ( unidade SI do campo magnético é o Tesla). Quanto maior for a força magnética, mais intenso é o campo magnético. Ele pode ser representado por linhas de campo. Estas linhas nunca se cruzam. Nas zonas onde o campo magnético é mais intenso, elas encontram-se em maior densidade e direcionam-se do polo norte para o polo sul. Estas linhas indicam a direção e o sentido do campo
Regra da mão direita: Ao fechar a mão, os dedos da mão direita, à exceção do polegar, apontam no sentido das linhas do campo magnético e colocamos o dedo polegar a apontar no sentido da corrente elétrica.
As linhas de campo encontram-se em planos perpendiculares ao fio condutor e são circulares, centradas no fio. O sentido destas linhas pode ser obtido pela regra da mão direita e depende do sentido da corrente elétrica. Os pontos que se encontram na mesma linha de campo têm a mesma intensidade.
Numa espiral circular:
As linhas de campo encontram-se em planos perpendiculares ao da espira. O seu sentido pode ser obtido pela regra da mão direita e depende do sentido da corrente elétrica. As linhas de campo magnético no exterior do solenoide são parecidas às linhas de campo de um íman em barra. No seu interior, as linhas de campo são praticamente paralelas ao seu eixo (campo magnético praticamente uniforme).
A direção do campo magnético depende do sentido da corrente elétrica, como podemos ver nas imagens apresentadas a cima se o sentido da corrente elétrica variar, o sentido do campo magnético irá mudar também de acordo com a regra da mão direita
Campo elétrico
Quando colocamos duas cargas elétricas próximas uma da outra, estas exercem forças à distância uma sobre a outra. Campo elétrico é definido pelo quociente entre a força elétrica que é exercida sobre uma certa carga q, pela carga q:
A unidade SI de campo elétrico é volt por metro (V m-1) que é equivalente a newton por coulomb (N C-1).
Supondo que existe uma interação entre duas cargas Q e q, a sua intensidade é dada por:
Substituindo na expressão de campo elétrico:
Os vetores de campo elétrico e as linhas de campo elétrico divergem da carga que cria o campo se for positiva e convergem para a carga se esta for negativa.
Concluindo campo elétrico depende:
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Da carga que cria o campo, Q, da sua distância e do meio;
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Os vetores e têm a mesma direção, têm o mesmo sentido se q>0 e sentidos opostos se q<0.
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Se Q<0 o vetor campo elétrico aponta para a própria carga Q, ou se Q>0 o vetor campo elétrico aponta para o sentido contrário.
Ondas eletromagnéticas
As ondas ou radiações eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagarem.
É uma onda transversal pois as direções de oscilação dos campos elétrico e magnético, que são perpendiculares entre si, são também perpendiculares à direção de propagação da onda.
A frequência da onda eletromagnética é igual à frequência de oscilação da carga elétrica.
Uma onda eletromagnética transporta energia. Quanto maior for a frequência da onda, maior é a energia que transporta.
Quando a propagação da onda se der no vácuo, não há absorção de energia.
No entanto, ao propagar-se num meio material, parte da energia da onda é absorvida pelo meio.
Ao incidir na superfície de separação de dois meios, parte da radiação da onda é absorvida, outra refletida e outra transmitida.
Indução eletromagnetica
A indução eletromagnética é a criação de uma corrente elétrica induzida num circuito fechado que delimita uma superfície através do qual há um fluxo variável de campo magnético.
Um exemplo da indução é um transformador, o qual é constituído por um núcleo de ferro (N), um primário (P), e um secundário (S).
N - Onde se enrolam as bobinas (fios condutores) e se produz um campo magnético;
P - Bobina percorrida por corrente elétrica alternada produzindo um campo elétrico variável;
S - Bobina onde surge a corrente induzida alternada, devido à variação do fluxo do campo magnético criado no primário.
Bibliografia
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Física e Química - https://www.fq.pt/
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Brasil escola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/eletromagnetismo.htm
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Novo 11F; Ventura, Graça; Fiolhais, Manuel e Fiolhais, Carlos, 2016, 1ª Edição, Texto Editores, Lda
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Novo 12F; Ventura, Graça; Fiolhais, Manuel e Fiolhais, Carlos; Paixão, José; Nogueira, Rogério; Portela, Carlos; 20171ª edição, Texto Editores, Lda