Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 32.Exercícios - Ex. 53
As ondas eletromagnéticas se propagam em condutores de modo muito diferente da propagação em dielétricos e no vácuo. Quando a resistividade do condutor for suficientemente pequena (ou seja, quando ele for um bom condutor), o campo elétrico oscilante da onda produzirá uma corrente de condução oscilante que é muito maior que a corrente de deslocamento. Nesse caso, a equação de onda para o campo elétrico (x, t) Ey(x, t) se propagando no sentido x no interior do condutor é dada por em que m é a permeabilidade do condutor e r é sua resistividade. (a) Uma solução para essa equação de onda é dada por Ey(x, t) EmáxekCx cos (kCx vt), em que kC = vm 2r. Verifique essa solução substituindo Ey(x, t) na equação de onda precedente. (b) O termo exponencial mostra que a amplitude do campo elétrico diminui à medida que a onda se propaga. Explique a razão desse efeito. (Dica: o campo realiza trabalho para mover a carga no interior do condutor. A corrente resultante desse movimento produz uma dissipação de calor i 2 R no interior do condutor, fazendo sua temperatura aumentar. De onde provém a energia para isso?) (c) Mostre que a amplitude do campo elétrico diminui por um fator 1/e para uma distância determinada por 1 kC = 2r vm e calcule essa distância para uma onda de rádio com frequência f 1,0 MHz no cobre (resistividade 1,72 108 V m e permeabilidade m m0). Como essa distância é muito pequena, as ondas eletromagnéticas praticamente não se propagam no interior do cobre. Ao contrário, elas são refletidas na superfície do metal. A partir disso, conclui-se que as ondas de rádio não penetram no cobre nem em outros metais, explicando-se por que a recepção das ondas de rádio é extremamente fraca no interior de um ambiente cercado por uma estrutura metálica.
Passo 1
E aiii gente,
Tudo bom com vocês?
Vamos fazer mais uma questãozinha aqui!
Letra a:
Temos que:
Sendo
Então,
Isso só é verdade se:
Ou
Passo 2
Letra b:
A energia na onda é dissipada pelo aquecimento do condutor.
Passo 3
Letra c:
Então,
Quanto mais baixa a frequência das ondas, maior é a distância que elas podem penetrar em um condutor. Um dielétrico (isolante) tem uma resistividade muito maior e essas ondas podem penetrar a uma maior distância nesses materiais.
Resposta
- A energia na onda é dissipada pelo aquecimento do condutor.