PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS


Como surge um campo eléctrico

Quando ligados duas placas metálicas a uma bateria, é formado um campo eléctrico entre as duas placas devido à tensão eléctrica. A tensão eléctrica possui unidades chamadas Volt (V).

Se, por exemplo, uma pilha gera 1,5 V, então a tensão entre as placas será igual a 1,5 V. Se as placas forem colocadas a um metro de distância uma da outra, a intensidade do campo eléctrico (E) entre as placas será de 1,5 V/m (Volts por metro).


Como surge um campo magnético

Suponhamos que ligamos uma lâmpada incandescente a uma pilha de forma a que esta emita luz. A corrente irá fluir, podendo ser medida em ampéres (A). Assim que a corrente começa a fluir, será produzido um campo magnético. A intensidade do campo magnético (H) mede-se em ampéres por metro (A/m).

As linhas do campo magnético são círculos concêntricos á volta do condutor por onde circula a corrente.

Tensão x corrente = potência

No exemplo da lâmpada, a tensão é de 1,5 Volts e a corrente é igual a 1 A. Podemos calcular a potência resultante em watts [W] da seguinte forma:

1,5 V x 1 A = 1,5 W.


H [A/m] = 1 A/m para uma corrente
de 1 A e um diâmetro de 1 m


Campos estáticos vs. campos alternados

Os campos eléctricos estão orientados de um polo positivo para um polo negativo.

Os campos estáticos possuem uma polaridade que se mantém constante. Com bom tempo, o campo estático natural da terra possui um valor de 0.1 a 0.5 kV/m. Durante uma trovoada, pode aumentar para valores da ordem dos 20 kV/m. Por exemplo, utilizam-se campos eléctricos estáticos criados pelo homem em máquinas de lacagem.

O campo magnético da terra também é estático. Possui uma magnitude de aproximadamente 40uT (microteslas) na Europa central. Os campos magnéticos estáticos surgem (ou são usados)  em metropolitanos e comboios de alta velocidade bem como em tomografia de spin nuclear.


A pilha do exemplo anterior gera um campo estático. Se resolvermos rodar continuamente a pilha (mudar os seus pólos), isso irá produzir um campo eléctrico com um sentido que irá mudar continuamente. Isto é conhecido por "campo alternado".  Duas mudanças de sentido produzem uma oscilação. O número de oscilações por segundo é conhecido por "frequência". A frequência de um campo alternado possui unidades em Hertz [Hz].

Se o campo mudar de sentido 100 vezes por segundo, isso produz 50 oscilações, logo uma frequência de 50 Hz. Esta é a frequência usada na alimentação AC em muitos países.

 

Baixas frequências (LF) vs. altas  frequências (RF & microondas)

Os campos alternados dividem-se em campos de baixa frequência (até aproximadamente 100kHz) e RF & microondas (de 100kHz a 300GHz). Existem 11 subdivisões nestas duas gamas. Acima destes valores encontramos o espectro de infravermelhos, luz visível, ultravioleta, raio-X e radiação gama. O limite entre radiação ionizante e não-ionizante está na gama ultra-violeta. Nas baixas frequências é comum especificar a densidade do fluxo magnético em Testas [T] ou gauss [G] (em vez da força do campo magnético).

Na gama RF & microondas, a intensidade do campo magnético é sempre medida em ampéres por metro [A/m].

Típicas aplicações de campos electromagnéticos

Os campos eléctricos estáticos são usados por exemplo na galvanização, lacagem, refinação metalúrgica e de metal.

Os campos magnéticos estáticos são usados (ou surgem) em tomografia de spin nuclear, aceleradores de partículas, metropolitanos, comboios de alta velocidade, reacções nucleares e comboios maglev (dos magnetos de suporte e encaminhamento).

Os campos de baixas frequências geralmente surgem em sistemas de rede eléctrica, processos industriais tal como derreter, fusão, soldagem e caminhos de ferro eléctricos.

Os campos RF & microondas encontram-se nos rádios móveis, emissões rádio & TV, comunicações de satélites, sistemas de radar, processos industriais como derreter, fusão, aquecimento, secagem, soldagem plástica, produção de semicondutores e sistemas de microondas.

Em todas estas áreas de aplicação, é possível uma exposição à radiação logo é importante prestar atenção aos limites relevantes. Por razões relacionadas com segurança ocupacional e protecção ambienta, é necessário medir os níveis de radiação. Se os limites relevantes forem violados, é necessário tomar as medidas de protecção estipuladas nas normas nacionais e corporativas relevantes.

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