Na física, a energia do campo eletromagnético é a energia armazenada em determinada região do espaço pelo campo eletromagnético, e é formada pela soma das energias associadas ao campo elétrico e ao campo magnético.
Esta definição também inclui casos especiais de campos elétricos e magnéticos puros.
Nas ondas eletromagnéticas essas duas grandezas são sempre iguais e é conveniente falar do fluxo de energia transportado pela onda na unidade de tempo, através de uma superfície, através da utilização do vetor de Poynting.
A energia eletromagnética também inclui a energia das ondas eletromagnéticas; Por esta razão, também é chamada de energia radiante.
o que é uma onda eletromagnética?
As ondas eletromagnéticas são consequência das vibrações produzidas entre os campos magnéticos e elétricos. Eles também são formados por campos magnéticos e elétricos oscilantes.
As ondas eletromagnéticas se propagam pelo espaço com uma componente elétrica e magnética. Os campos magnético e elétrico de uma onda são perpendiculares entre si e à direção da onda. Esses componentes oscilam em ângulos retos entre si e com a direção de propagação da onda.
O conjunto de ondas eletromagnéticas que viajam a uma velocidade constante de 3,00 x 10 8 m/s através da matéria ou no vácuo é chamado de radiação eletromagnética. Os campos elétricos e magnéticos não podem desviar seu caminho, mas podem apresentar interferência.
Tipos de energia eletromagnética
Existem diferentes tipos de energia eletromagnética. As ondas eletromagnéticas são classificadas de acordo com sua frequência e comprimento de onda, ou seja, seu espectro eletromagnético.
De acordo com esta classificação, existem os seguintes tipos de energia eletromagnética:
Energia luminosa
A energia luminosa é uma forma de energia eletromagnética que pode ser percebida pelo olho humano. É encontrado em uma faixa de comprimento de onda de aproximadamente 380 nanômetros (violeta) a 750 nanômetros (vermelho). Cores diferentes correspondem a diferentes comprimentos de onda e energias.
Radiação ultravioleta (UV)
A radiação ultravioleta está localizada logo acima da faixa da luz visível no espectro eletromagnético, com comprimentos de onda mais curtos que o violeta. Pode ser prejudicial à pele humana em exposições prolongadas e é usado em aplicações como esterilização e detecção de fluorescência.
Radiação infravermelha (IR)
A radiação infravermelha está logo abaixo da faixa da luz visível, com comprimentos de onda maiores que o vermelho. É conhecido por sua capacidade de transmitir calor e é usado em aplicações como sensores de temperatura, câmeras de visão noturna e controles remotos.
Microondas
As microondas têm comprimentos de onda mais longos que a radiação infravermelha e são usadas na tecnologia de comunicação por microondas, como comunicações por satélite e fornos de microondas.
Radiofrequência (RF)
As ondas de radiofrequência têm comprimentos de onda ainda maiores que as microondas e são usadas em diversas aplicações de comunicação, desde rádio AM/FM até redes sem fio e comunicações móveis.
Raios-X
Os raios X são uma forma de radiação eletromagnética de alta energia com comprimentos de onda mais curtos que a luz ultravioleta. Eles são utilizados em aplicações médicas para obter imagens de estruturas internas do corpo e em diversas aplicações industriais e de pesquisa.
Raios gama
Os raios gama são a forma mais energética de radiação eletromagnética com comprimentos de onda extremamente curtos. Eles são usados em medicina nuclear e pesquisa nuclear devido à sua capacidade de penetrar materiais e detectar partículas subatômicas.
Exemplos de energia eletromagnética
A energia eletromagnética se manifesta através de muitas fontes de energia. Alguns deles são naturais, como a radiação solar, e outros são de origem artificial, como os fornos de microondas.
Abaixo apresentamos alguns exemplos onde a energia eletromagnética se manifesta:
Trens de suspensão magnética
Esses tipos de trens são trens levitantes que são sustentados graças à força exercida por poderosos eletroímãs. Quando esses eletroímãs são alimentados por corrente elétrica, a intensidade do campo magnético aumenta, gerando uma força repulsiva entre os vagões e o trilho metálico.
Transformadores elétricos
Transformadores elétricos são dispositivos que permitem variar a tensão de uma corrente elétrica. É baseado em duas bobinas (a primária e a secundária) formadas por um fio condutor enrolado em um núcleo de ferro.
Quando a corrente alternada entra na bobina primária, ela gera um campo magnético que ativa a bobina secundária. O campo magnético recebido pela segunda bobina gera uma corrente elétrica de saída.
Se o número de voltas do fio for diferente entre a bobina primária e secundária, a tensão de saída será diferente.
Os transformadores elétricos são utilizados para adaptar a corrente de alta tensão à tensão utilizada em nossas casas, por exemplo.
Motores elétricos
Motores são dispositivos capazes de transformar energia elétrica em energia mecânica, ou seja, em movimento. Durante este processo, a eletricidade é transformada em energia eletromagnética pelo rotor e estator.
O rotor, que é a parte móvel, é composto por bobinas localizadas entre os pólos de um ímã permanente localizado no estator. O campo eletromagnético gerado mantém o rotor girando a uma velocidade constante.
Geradores elétricos
Esses tipos de dispositivos funcionam com o mesmo princípio dos motores elétricos, mas na direção oposta. Nesse caso, o gerador recebe trabalho mecânico que gira o rotor, gerando um campo eletromagnético do qual é obtida a eletricidade.
Microondas
Os fornos de microondas podem aquecer alimentos gerando e concentrando ondas eletromagnéticas. Essas ondas são semelhantes àquelas que permitem comunicações de rádio.
Porém, neste caso eles possuem uma frequência maior que transforma os dipolos alimentares em velocidades muito altas. O movimento dessas partículas gera energia cinética que aquece os alimentos.
Imagem de ressonância magnética
A ressonância magnética é uma aplicação da medicina nuclear para examinar o paciente de forma não invasiva. A obtenção dessas imagens que servem para diagnosticar doenças são geradas através da emissão de ondas com energia eletromagnética.
Conceitos básicos
Além das ondas eletromagnéticas, é necessário conhecer alguns aspectos básicos relacionados
Carga elétrica
Carga elétrica é a quantidade de energia elétrica transportada por uma partícula ou objeto, e é uma quantidade física que determina o quanto a presença de um campo eletromagnético a afeta.
Corrente elétrica
Uma corrente elétrica é gerada pelo movimento de cargas elétricas. Existem dois tipos de cargas elétricas básicas: os elétrons, que possuem carga negativa, e os prótons, que possuem carga positiva.
Magnetismo
O magnetismo é uma força de repulsão ou atração que partículas eletricamente carregadas exercem umas sobre as outras.
Campo eletromagnetico
O campo eletromagnético é causado por elementos que possuem carga elétrica que afetam o comportamento de outras partículas carregadas no conjunto de campos elétricos e magnéticos.