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 ( S = 1mu0 , E times B ) 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:
S = 1mu0 , E times B
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.

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