Introdução

As ondas eletromagnéticas foram descobertas pelo físico Maxwell e são uma composição de dois campos (o magnético e o elétrico). É um conceito que é usado na Astronomia, assim como no dia-a-dia, por exemplo, na emissão de raios solares e é fundamental no estudo da Física.



Exemplo de onda eletromagnética.

O que são Ondas Eletromagnéticas?

As ondas eletromagnéticas se formam pela combinação dos campos magnético e elétrico, que se propagam no espaço perpendicularmente um em relação ao outro.

James Clerk Maxwell (físico escocês) desenvolveu o trabalho mais notável na área do eletromagnetismo. Maxwell, no século XIX, utilizou as leis que foram descobertas pelos cientistas Coulomb, Ampère, Faraday e deu a essas uma nova visão, sendo assim, conhecidas como equações de Maxwell.

A descrição do comportamento do campo elétrico e do campo magnético não foram as únicas descobertas, as equações de Maxwell possibilitaram também a observação das ondas eletromagnéticas, que são fundamentais quando empregadas na ciência e na tecnologia.

O campo elétrico é uma grandeza vetorial onde é provocado pela ação de uma carga elétrica. As cargas elétricas colocadas num campo elétrico estão sujeitas à ação de forças elétricas, de atração e repulsão.

A fórmula usada para se calcular a intensidade do vetor campo elétrico (E) é dada pela relação entre a força elétrica (F) e a carga de prova (q):

                              

O campo magnético é definido como sendo a região do espaço onde um ímã manifesta sua ação. O campo magnético é representado por um vetor chamado indução magnética.

Usamos como unidade de campo magnético o símbolo T, denominado tesla.

A figura mostra que a direção das linhas campo magnético de um ímã. A alta permeabilidade magnética das linhas individuais faz com que o campo magnético seja maior nas pontas, fazendo com que se atraiam e formem esse desenho. 

Propriedades

As propriedades das ondas eletromagnéticas são:

·                    Reflexão: Quando a onda bate em um material reflexivo e volta na mesma direção;

·                    Refração: A onda sofre um desvio devido a entrada em outro meio, sua velocidade varia e o comprimento de onda também, porém a frequência continua constante;

·                    Difração: É um fenômeno que ocorre com as ondas quando elas passam por um orifício ou contornam um objeto; 

·                    Dispersão: A separação de uma onda em outras de diferentes frequências;

·                    Vibração: Algumas ondas são produzidas através da vibração de objetos, produzindo sons;

·                    Polarização: A polarização de uma onda transversal descreve a direção de oscilação no plano;

·                    Ondas longitudinais: possuem a mesma direção de vibração da direção de trajetória;

Tipos de Ondas Eletromagnéticas

Os tipos de ondas eletromagnéticas são sete:

Ondas Eletromagnéticas

Ø    Ondas de Rádio: Tem menor frequência e maior comprimento de onda. As ondas eletromagnéticas usadas pelas antenas de TV têm as mesmas características, porém elas apresentam frequências mais elevadas;

Ø    Micro-ondas: Curto comprimento e podem atravessar a ionosfera, por isso podem ser usadas para transmissões via satélite e radar;

Ø    Radiação Infravermelha (IV): Tem comprimento menor que a micro-ondas, mas possui maior frequência. Ainda que em vertebrados não seja percebida na forma de luz, a radiação IV pode ser percebida como calor, por terminações nervosas especializadas da pele, conhecidas como termorreceptores;

Visão com radiação infravermelha. 

Ø    Radiação Visível: Sua radiação é composta por fótons capazes de sensibilizar o olho humano;

A faixa visível do espectro eletromagnético é delimitada junto a mais baixa frequência - vermelha - pelo lado da mais alta frequência - violeta - nomeada de forma igualmente sugestiva faixa de radiação ultravioleta.Para cada frequência pertencente à faixa de luz visível encontra-se associada a percepção de uma cor.                                                                        

                                     

Ø   Radiação Ultravioleta (UV): Possui raios ultravioletas com um comprimento de onda menor que a da luz visível e maior que a dos raios X. O nome significa mais alta que (além do) violeta (do latim ultra), pelo fato de que o violeta é a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior frequência.

 A maior parte da radiação UV emitida pelo sol é absorvida pela atmosfera terrestre. A quase totalidade (99%) dos raios ultravioleta que efetivamente chegam a superfície da Terra são do tipo UV-A.

A radiação UV-B é parcialmente absorvida pelo ozônio da atmosfera e sua parcela que chega à Terra é responsável pelos danos à pele. Já a radiação UV-C é totalmente absorvida pelo oxigênio e o ozônio da atmosfera.

Ø    Raios-X: São produzidos em tubos de vácuo. O processo consiste em colidir um feixe de elétrons contra um alvo metálico, provocando uma rápida desaceleração desses elétrons. A consequência disso é a emissão do feixe de raios-X. Esses raios têm a propriedade de penetrar na matéria, por isso são usadas na radiografia.

Ø    Raio Gama: São produzidos naturalmente pelos núcleos atômicos durante as suas transformações radiativas naturais. Seu comprimento de onda é menor de todos, porém com maior frequência.

Tal radiação tem como propriedade ionizar átomos e também possui grande poder de penetração. Para a sua absorção, é muito comum se usarem grossas paredes de chumbo.

Leis de Maxwell

Maxwell utilizou das descobertas feitas por outros físicos e junto com suas descobertas reuniu todos os fenômenos elétricos e magnéticos observáveis e estabeleceu uma conexão entre elas.

Demonstrou então que todos os fenômenos elétricos e magnéticos poderiam ser apresentados em quatro equações baseadas nos conceitos de outros físicos, conhecidas como Equações de Maxwell. 

As equações de Maxwell são: 

1º                 Lei de Gauss para a eletricidade:

Ela relaciona os campos elétricos e suas fontes, as cargas elétricas, e pode ser aplicada mesmo para campos elétricos variáveis com o tempo;

2º                 Lei de Gauss para o magnetismo:

Determina que as linhas de campo magnético são contínuas, ao contrário das linhas de força de um campo elétrico que se originam em cargas elétricas positivas e terminam em cargas elétricas negativas; 

3º                 Lei de Ampère: 

Descreve a relação entre um campo magnético e a corrente elétrica que o origina, estabelece que um campo magnético seja sempre produzido por uma corrente elétrica ou por um campo elétrico variável. Se um campo magnético variável induz uma corrente elétrica, e consequentemente um campo elétrico, então um campo elétrico variável deve induzir um campo magnético; 

4º                 Lei de Faraday: 

Descreve as características do campo elétrico originando um fluxo magnético variável. Os campos magnéticos originados são variáveis no tempo, gerando então campos elétricos do tipo rotacionais. 

Efeitos do eletromagnetismo

Os efeitos das ondas eletromagnéticas são muitos, podendo ou não serem prejudiciais a saúde humana.

O efeito biológico mais perceptível das ondas eletromagnéticas se dá na emissão de luz que impressiona as células do fundo da retina, causando a sensação visual.

Sabe-se que, em determinadas frequências, as ondas eletromagnéticas podem interagir com moléculas dos organismos vivos, pelo processo da ressonância. O efeito sobre a molécula depende da amplitude da onda, podendo ir do simples aquecimento à modificação da estrutura molecular.

A radiação gama, por exemplo, é um tipo de radiação eletromagnética produzida geralmente por elementos radioativos. Por causa das altas energias que possuem, os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante capaz de penetrar na matéria. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células. Na medicina a radiação gama é usada para tratamentos de câncer e para esterilizar equipamentos médicos e até alimentos.

A radiação gama é muito mais forte que as alfa e beta.

Os efeitos térmicos causados pela exposição à radiação estão relacionados com o aumento da temperatura dos tecidos biológicos, produzida pela energia das radiofrequências, a qual é absorvida pela água contida nos tecidos do nosso organismo. 

Conclusão

Atualmente conhecendo as equações de Maxwell notamos que elas possibilitaram a existência das ondas eletromagnéticas e que tem grande importância para o estudo da eletricidade.

Podemos concluir então que as ondas eletromagnéticas são utilizadas para inúmeras coisas no dia-a-dia.

Entre elas temos, ondas de rádio e telefonia móvel, emissões de luz, radiação e no campo da Medicina com os tratamentos de câncer, diagnósticos de doenças através de raios-X, nas tomografias, etc.

Bibliografia

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http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/ondas-eletromagneticas--c-tipos.htm (18/08/13 - 19h)

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