Para uma onda eletromagnética planar, qual é a relação direcional relação entre o campo magnético, o campo elétrico e o velocidade de propagação da onda?
Passo 1
Então, você está me perguntando sobre a relação direcional entre o campo magnético, o campo elétrico e a velocidade de propagação em uma onda eletromagnética planar. Vamos abordar isso utilizando os conceitos de eletromagnetismo, especificamente relacionados às ondas eletromagnéticas. Para resolver isso, vamos precisar entender como os campos elétrico e magnético estão orientados em relação à direção de propagação da onda.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que uma onda eletromagnética é composta por campos elétrico (𝐸) e magnético (𝐵) que oscilam perpendicularmente entre si e também em relação à direção de propagação da onda. Isso significa que, se a onda está se movendo ao longo de uma direção específica, os campos 𝐸 e 𝐵 estarão orientados em direções que formam um ângulo de 90 graus entre si e também com a direção de movimento.
Passo 3
Além disso, a direção de propagação da onda pode ser determinada pelo produto vetorial entre os campos elétrico e magnético. Em termos matemáticos, isso é expresso como:
Aqui,
representa a velocidade de propagação da onda. Esse produto vetorial nos diz que a direção da velocidade é perpendicular tanto ao campo elétrico quanto ao campo magnético, seguindo a regra da mão direita.
Passo 4
Vamos visualizar isso: imagine que a onda está se movendo na direção positiva do eixo z. Se o campo elétrico 𝐸 está apontando na direção positiva do eixo x, então o campo magnético 𝐵 estará na direção positiva do eixo y. Isso forma um sistema de coordenadas ortogonais onde:
E também,
O que confirma que a direção de propagação é perpendicular aos campos elétrico e magnético.
Passo 5
Essa relação direcional é fundamental para que a onda eletromagnética possa se propagar pelo espaço. Se os campos não estivessem perpendiculares entre si e à direção de propagação, a onda não conseguiria manter sua forma durante a propagação.
Resposta
Em uma onda eletromagnética planar, os campos elétrico (𝐸) e magnético (𝐵) são perpendiculares entre si e ambos são perpendiculares à direção de propagação da onda (𝑣). A direção de propagação é dada pelo produto vetorial dos campos elétrico e magnético:
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