Como representar as ondas electromagnéticas?
Quando temos uma partícula com carga eléctrica em repouso ela cria á sua volta um campo
eléctrico (zona em redor da partícula, onde se fazem sentir as forças eléctricas). Esta região é
representada por um conjunto de linhas, designadas linhas de campo, que tem uma direcção e um
sentido (figura 1).
Figura 1 - Linhas de campo junto a uma
partícula com carga eléctrica negativa
Quando uma partícula com carga eléctrica se movimenta repetidamente para cima e para baixo ,
então as linhas de campo passam a estar distorcidas, como a que está representada na figura 2.
Figura 2 – Linha de campo distorcida
(adaptado do site: www.maloka.org)
As linhas de campo não representam a intensidade da força mas tão somente a direcção a que
uma carga de prova estaria sujeita se se encontrasse naquela região. Convencionalmente, se
considerarmos a carga de prova no interior de um campo eléctrico a força a que ela está sujeita
é tangente à linha de campo em cada ponto conforme ilustra a figura 3.
A
Força exercida na
carga de prova no
ponto A da linha de
campo
Figura 3 - Linha de campo e força
exercida na carga de prova colocada em
A
Consideremos um segmento de recta a partir da partícula com carga que se desloca para cima e
para baixo. Esta linha irá intersectar vários pontos da linha de campo distorcida. Se nesses
pontos representarmos os vectores que indicam a força, a que uma carga de prova estaria
sujeita, teríamos a situação ilustrada na figura 4.
O
Figura 4 - Força aplicada numa carga
de prova colocada ao longo de uma
direcção perpendicular ás linhas de
campo
(adaptado do site: www.maloka.org)
Da observação da figura 4, podemos inferir que, á medida que nos afastamos da carga
oscilante, a intensidade da força exercida sob a carga de prova diminui. No limite, se
considerarmos uma região muito afastado da carga podemos até, por simplificação, não
representar as linhas de campo e indicar somente os vectores que representam a força
que seria exercida sob a carga de prova se esta fosse sucessivamente posicionada ao
longo dessa recta. Estas forças são em cada ponto e em cada instante perpendiculares à
recta.
Figura 5 – representação esquemática das forças aplicadas á carga de prova
Esta forma de representar a onda electromagnética, aparece também associada a uma
linha curva que une as pontas dos vários vectores força, todavia essa linha não é uma
linha de campo, é tão somente um artificio para “ tornar” esta representação da onda
electromagnética mais semelhante á de uma onda mecânica.
Ao longo do texto temo-nos referido ás setas como vectores que representam a força
exercida sob a carga de prova. Esta força, exercida pela carga de prova a dividir pelo valor
da própria carga, indica - nos o valor do campo eléctrico nesse ponto, esta grandeza tem a
direcção e o sentido da própria força . Ou seja, rigorosamente falando, aqueles vectores
representam em cada posição a direcção, o sentido e a intensidade do campo eléctrico.
Claro que, como a carga criadora do campo, se move repetidamente para cima e para
baixo (direcção vertical), cria à sua volta uma força variável, exercida sobre a carga de
prova, e consequentemente, o campo eléctrico também varia.
Segundo a teoria electromagnética de James Maxwell, sabemos que uma carga em
movimento cria um campo eléctrico e que este, por sua vez, gera um campo magnético.
Essa mesma teoria permite-nos determinar, em cada instante e em cada ponto, na região
envolvente dessa carga, o sentido, a direcção e a intensidade desse campo eléctrico.
Deste modo, a representação mais correcta, da onda electromagnética, será adicionar ao
esquema da figura 5, também a variação do campo magnético (fig. 6).
Figura 6 – variação do campo eléctrico e do campo magnético perpendiculares á direcção de propagação
O