As ondas eletromagnéticas em sistemas de rádio, por mais que tenha ocorrido avanços em redes ópticas ainda se fazem (e farão) presentes. Então, seja em sistemas celulares, incluindo o 5G, redes internas Wi-Fi e links de comunicação de rádio. Ondas eletromagnéticas podem ser sinais de rádio ou sinais luminosos. Por esta razão vamos iniciar um estudo sobre as características das Ondas Eletromagnéticas.
Ondas Eletromagnéticas
Quando elétrons se movem pelo espaço, geram ondas eletromagnéticas que se propagam através do espaço livre, na atmosfera terrestre ou até mesmo no vácuo. Já no ano de 1865, essas ondas foram citadas pelo físico inglês, James Clerck Maxwell, que é conhecido por ter dado o formato final à teoria moderna que explica o eletromagnetismo, que une a eletricidade, o magnetismo e a óptica.
Mas, quem primeiro produziu e observou estas ondas eletromagnéticas foi o físico alemão Heinrich Hertz no ano de 1887 que demonstrou a existência da radiação eletromagnética criando aparelhos emissores e detectores de ondas de rádio. Dessa forma, essas ondas se propagam produzindo de oscilações. Consistem de uma perturbação física composta por um campo elétrico (E) e um campo magnético (H), variáveis ao longo do tempo, perpendiculares entre si, e em fase, capazes de se propagar no espaço, inclusive através do vácuo.
Espectro Eletromagnético
O espectro eletromagnético corresponde ao intervalo completo da radiação eletromagnética, desde as ondas de rádio de menor frequência, as micro-ondas, o infravermelho, a luz visível, os raios ultravioletas, os raios X, até os raios gama. Mas, neste post daremos especial atenção para os comprimentos de onda que compreenderem radiofrequências.
Denominação das Faixas de Frequências de Ondas Eletromagnéticas
Faixa de Frequências Designação Comprimento de Onda – λ Abreviação
3 Hz – 30 Hz Extremely Low Frequency 105 km – 104 km ELF
30 Hz – 300 Hz Super Low Frequency 104 km – 103 km SLF
300 Hz – 3 KHz Ultra Low Frequency 103 km – 100 km ULF
3 KHz a 30 kHz Very Low Frequency 100 Km – 10 km VLF
30 KHz – 300 kHz Low frequency 10 km – 1km LF
300 KHz – 3 MHz Medium Frequency 1000 m – 100 m MF
3 MHz – 30 MHz High Frequency 100 m – 10 m HF
30 MHz – 300 MHz Very High Frequency 10m – 1 m VHF
300 MHz – 3 GHz Ultra High Frequency 1m – 10 cm UHF
3 GHz – 30 GHz Super High Frequency 10 cm – 1 cm SHF
300 GHz – 3 THz Tremendous High Frequency 1 cm – 0,1 mm THF
Designação das frequências de Ondas Eletromagnéticas por letras (IEEE)
L 1-2 GHz
S 2-4 GHz
C 4-8 GHz
X 8-12 GHz
Ku 12-18 GHz
K 18-27 GHz
Ka 27-40 GHz
V 40-75 GHz
W 75-110 GHz
Frequência
A frequência é uma grandeza de medida física ondulatória, que indica o número de ocorrências de um determinado evento (ciclos, voltas, oscilações, etc.) em um determinado intervalo de tempo, no caso padronizado em um segundo.
Matematicamente a frequência é calculada em função do período. Assim sendo, o período corresponde ao tempo decorrido para que ocorra uma oscilação completa.
Comprimento de Onda (λ)
Em física, comprimento de onda corresponde à distância entre valores que se sucedem em um determinado padrão de ondulação. É representado pela letra grega lambda (λ). Assim, corresponde à distância, em metros, percorrida pela onda durante um ciclo. É definido matematicamente pela velocidade de propagação dividida pela frequência.
Em suma, o comprimento de onda “λ” tem uma relação inversa com a frequência “f” na velocidade de repetição de qualquer fenômeno periódico. Então, o comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda. Dessa forma, quando se lida com radiação eletromagnética no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz, para sinais (ondas) no ar, essa velocidade é a velocidade na qual a onda viaja.
Numa onda senoidal, por exemplo, o comprimento de onda é a distância entre picos (ou máximos), ou entre vales (mínimos).
Velocidade de Propagação de Ondas Eletromagnéticas
A velocidade de propagação depende do meio onde a onda se propagará. Ela é medida, no Sistema Internacional, em metros por segundo (m/s). Experimentos práticos indicaram que todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a mesma velocidade, chamada velocidade da luz no vácuo e representada pela letra C. A velocidade de uma onda eletromagnética no vácuo é de 299.792.458 m/s, ou seja, a cada segundo, se propaga a aproximadamente 300.000 km. A escolha da letra C deve-se à palavra em latim Celeritas, que significa rapidez
Assim, a velocidade máxima que uma onda eletromagnética de rádio pode atingir é a mesma da velocidade da luz (que também é uma onda eletromagnética), 300.000 km/s, mas isso no vácuo. Em meios cuja densidade sejam diferentes do vácuo a velocidade de propagação será menor, como uma fibra óptica, ou na nossa atmosfera, por exemplo.
Professor: Fernando César Morellato