Eletromagnetismo, Ótica e Fenômenos Ondulatórios

Eletromagnetismo e Transformadores

Φ(Wb) = B × A(m²) × cos(α). O fluxo magnético é máximo se o plano da espira for perpendicular às linhas de campo. Este aumenta se a intensidade do campo B aumentar ou se as linhas de campo que atravessam uma superfície aumentarem. O fluxo magnético aumenta se agitarmos a bobina e a força eletromotriz: P = E × I².

O transformador altera a tensão recorrendo à indução. É composto por duas bobinas com diferente número de espiras enroladas num núcleo de ferro. A corrente que passa no enrolamento primário cria um campo magnético variável no núcleo, induzindo uma corrente no secundário. Se o secundário tem maior número de espiras, a tensão no secundário vai ser superior: U_p / N_p = U_s / N_s. Outras fórmulas importantes: ε = R × I e v = λ × f.

Ótica: Reflexão e Refração da Luz

• Reflexão da luz: Não há mudança de meio. Pode ser reflexão especular ou difusa. O feixe incidente é igual ao refletido (α_i = α_r); a velocidade e o comprimento de onda mantêm-se (V_i = V_r; λ_i = λ_r). A luz torna-se menos intensa devido à absorção pela superfície. Lei de Snell-Descartes: α_i = α_r.
• Refração: Ocorre mudança de meio; a velocidade muda (v_i ≠ v_r). O ângulo de refração pode ser menor do que o incidente. Lei: n₁ sen(α₁) = n₂ sen(α₂). Índice de refração: n = c / v.

Som e Instrumentos de Medição

O objetivo de se ligar uma coluna e um microfone ao osciloscópio é investigar as características de um som (frequência, intensidade, comprimento de onda) a partir da observação de sinais elétricos resultantes da conversão de sinais sonoros. Num osciloscópio, visualizam-se sinais elétricos. Recorrendo às escalas do ecrã de um osciloscópio, podemos medir a amplitude e o período de um sinal. Ao ligar um microfone, é possível observar as formas das ondas emitidas por ele. A coluna é um tipo de transdutor que recebe o sinal elétrico e o converte em vibrações físicas, criando uma variação na pressão no ar à sua volta e, consequentemente, dando origem às ondas sonoras.

Difração e Interferência de Ondas

O fenômeno que ocorre quando uma onda encontra uma fenda designa-se por difração e pode ocorrer em qualquer tipo de onda. As ondas sonoras difratam contornando objetos comuns. Se a luz visível de uma certa frequência, como a de um laser, passar por uma fenda de dimensão comparável ao seu comprimento de onda, difrata-se. É como se na zona da fenda existissem fontes pontuais, todas elas a emitir ondas de luz; estas ondas sobrepõem-se, anulando-se (interferência destrutiva) ou ampliando-se (interferência construtiva).

Em vez de se utilizar uma só fenda, usam-se frequentemente as chamadas redes de difração, que possuem fendas paralelas. Quando a luz cromática incide numa rede de difração, cada uma das componentes difrata-se de modo diferente, pois sofre desvios diferentes, obtendo-se a decomposição da luz. As ondas eletromagnéticas utilizadas em comunicações usam frequências mais baixas, logo têm maiores comprimentos de onda; essa radiação é não ionizante.