Qual é o vetor de Poynting de uma onda eletromagnética no vácuo, e que propriedades da onda esse vetor representa?
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Precisamos encontrar o vetor de Poynting para uma onda eletromagnética no vácuo e entender quais propriedades dessa onda esse vetor representa. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de campo elétrico (E), campo magnético (B) e como eles interagem para transmitir energia.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o vetor de Poynting. Ele é uma grandeza que representa a densidade de fluxo de energia numa onda eletromagnética. Basicamente, ele nos diz quanta energia está passando por uma determinada área por unidade de tempo.
Passo 3
A fórmula do vetor de Poynting (
) é dada por:
Onde:
-
é o campo elétrico, -
é o campo magnético, -
é a permeabilidade do vácuo.
Aqui, o produto vetorial (
) entre
e
nos dá a direção do fluxo de energia, e o fator
ajusta a escala do vetor.
Passo 4
Agora, como estamos falando de uma onda eletromagnética no vácuo, os campos
e
são perpendiculares entre si e também à direção de propagação da onda. Isso significa que o vetor de Poynting estará na direção da propagação da onda, indicando para onde a energia está indo.
Passo 5
Além disso, a magnitude do vetor de Poynting (
) nos dá a intensidade da onda, ou seja, quanta energia está sendo transportada pela onda por unidade de área e por unidade de tempo. Quanto maiores os campos
e
, maior será a intensidade da onda.
Resposta
O vetor de Poynting de uma onda eletromagnética no vácuo é dado por:
Esse vetor representa a direção e a intensidade do fluxo de energia transportado pela onda eletromagnética, indicando para onde a energia está se propagando e quanta energia está sendo transferida por unidade de área e tempo.