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Ondas eletromagnéticas emitidas por uma antena – E ⊥ B, c = 1/√(μ₀ε₀), c = fλ, polarização

FísicaOscilações e ondasIdades 17–18

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Modelo 3D que pode ser girado: as cargas que oscilam em uma antena dipolo de meia onda emitem uma onda eletromagnética cujo campo elétrico E e campo magnético B são perpendiculares entre si e à direção de propagação, oscilam em fase e viajam a c = 1/√(μ₀ε₀). Mude a frequência para ver o comprimento de onda λ = c/f e o lugar da onda no espectro, gire a antena receptora para ver o sinal seguir cos θ e coloque um bloco de índice de refração n para desacelerar a onda para v = c/n.

Aula: Ondas eletromagnéticas: produção por cargas aceleradas, E ⊥ B, c = 1/√(μ₀ε₀), c = fλ, polarização, antenas transmissora e receptora

O que mostra

Uma corrente alternada acelera as cargas de uma antena dipolo, e toda carga acelerada emite ondas eletromagnéticas. O campo elétrico E é paralelo à antena, o campo magnético B é perpendicular a E e ambos são perpendiculares à direção de propagação: a onda é transversal. E e B oscilam em fase com B₀ = E₀/c, e a teoria de Maxwell dá a velocidade c = 1/√(μ₀ε₀). Um dipolo emite ondas polarizadas linearmente, e uma antena receptora girada de θ capta apenas E cos θ. Em um material de índice n a onda desacelera para v = c/n e seu comprimento de onda cai para λ/n, mas a frequência não muda.

Como usar

Arraste o controle Frequência f e veja mudarem o colchete do comprimento de onda, o comprimento λ/2 da antena e a marca vermelha no espectro. Gire o controle Ângulo do receptor θ e compare a curva verde do osciloscópio com a amarela. Aumente Índice de refração n para colocar um bloco no caminho. Marque Diagrama de radiação para ver para onde a antena emite mais. Reiniciar envia uma nova frente de onda; arraste a vista 3D para girá-la ou mude para 2D.

Parâmetros que você pode mudar

  • Frequência f 100–1000 MHz
  • Ângulo entre a antena receptora e E 0–90 °
  • Índice de refração n do bloco (1 = sem bloco) 1–2
  • Vista 3D, giratória, 2D (projeção oblíqua)
  • Mostrar o diagrama de radiação

Perguntas para explorar

  1. Quando você dobra a frequência, o que acontece com o comprimento de onda e com o comprimento da antena de meia onda?
  2. Por que uma antena receptora a 90° da antena transmissora não capta nenhum sinal?
  3. Quando a onda entra em um bloco com n = 1,5, quais grandezas mudam e qual permanece igual?

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