Eletromagnetismo

Eletromagnetismo

Quando se fala em magnetismo, logo vem à cabeça a imagem de um ímã, polos positivos e negativos e, é claro, das aulas de Física da escola e os resumos feitos sobre eletromagnetismo. Para quem ainda não chegou lá, vai aí a definição desse fenômeno. O magnetismo é o poder de atração do ferro magnético e a capacidade que ele possui de se orientar na direção norte e sul, um poder indutor – esse conceito é do dicionário.

Outra definição, essa mais científica e aprofundada: o magnetismo é entendido como um fenômeno básico no processo de andamento de geradores, motores elétricos, na reprodução de voz e de imagens, no armazenamento de memória de aparatos tecnológicos, como os computadores, entre outras aplicações. Para suprimir os conhecimentos desses dois parágrafos, tem-se que: o magnetismo acontece quando um elemento atrai pedaços de ferro.

Um objeto bem comum que possui as propriedades atrativas é o ímã. Ele tem dois polos, norte e sul, que são inseparáveis. Portanto, os fenômenos do magnetismo que acontecem nas correntes elétricas, é chamado de eletromagnetismo.

Esse estudo foi desenvolvido pelo físico escocês James Clerck Maxwell, que, por intermédio de suas teorias, conseguiu estabelecer a relação entre magnetismo e eletricidade.

As regras do eletromagnetismo são regidas pelas equações de Maxwell, pois o físico havia descoberto que os fenômenos elétricos e magnéticos da natureza poderiam ser representados por quatro equações. Estas por sua vez são equações bem mais compreendidas por profissionais de ciências.

Dentro do eletromagnetismo são estudados vários segmentos como o magnetismo, a eletrostática, a magnetostática, a eletrodinâmica e os circuitos elétricos.

Aplicações do Eletromagnetismo

A parte prática dos estudos acerca do eletromagnetismo pode ser vista em vários aparelhos usados no dia a dia. Quando você chega em casa e o estômago avisa que está na hora de comer, mas você quer ter um alimento quente, rapidamente, pode usar o micro-ondas. Ele, o tempo inteiro, gera campos elétricos que oscilam no tempo.

No momento que você precisa entrar em contato, seja com um ente querido, com a pessoa amada, um parente distante ou um amigo, não é necessário procurar o telefone público, se for possuidor de um telefone móvel. O aparato tecnológico faz parte do nosso dia a dia e tem muita gente que diz não conseguir viver sem ele. Os celulares captam e geram campos eletromagnéticos, através de ondas. Isso permite as comunicações à longa distância.

Aquelas chapas pretas que encontramos em casas modernas, capazes de absorver a energia solar, por incrível que pareça, recebem ondas eletromagnéticas: elas captam a energia dos raios solares e convertem em energia elétrica. Uma ótima contribuição para o meio ambiente, uma vez que a energia é limpa.

Nas grandes cidades, existem prédios enormes chamados de arranha céu. Muitos chegam a mais de 50 andares. Para subir todos esses andares, só com um preparo físico invejável. Mas, como nem todos podem se preparar – ainda mais para subir escadas – foram inventados os elevadores. Do mesmo modo, o eletromagnetismo entra também em instrumentos usados na medicina, para os cirurgiões, nas máquinas de ressonância, nas antenas de emissoras de rádio, tv, etc.

Trens com levitação magnética

Um trem de levitação magnética ou Maglev (Magnetic levitation transport) é um veículo semelhante a um comboio que transita numa linha elevada sobre o chão e é propulsionado pelas forças atrativas e repulsivas do magnetismo através do uso de supercondutores. Devido à falta de contato entre o veículo e a linha, a única fricção que existe, é entre o aparelho e o ar.

Por consequência, os trens de levitação magnética conseguem atingir velocidades enormes, com relativo baixo consumo de energia e pouco ruído, (existem projetos para linhas de maglev que chegariam aos 650 Km/h e também projetos como o Maglev 2000 que, utlizando túneis pressurizados em toda a extensão dos trilhos, chegariam marca de 2000 MPH (3200 Km/h).

A grande diferença entre um trem maglev e um trem convencional é que os trens maglev não têm um motor, pelo menos não o tipo de motor usado para puxar os vagões de trem típico em trilhos de aço. O motor para os trens maglev é quase imperceptível. Em vez de usar combustível fóssil, o campo magnético criado pela bobina eletrificada nas paredes do trilho guia e o trilho se juntam para impulsionar o trem.

Os trens maglev flutuam em uma almofada de ar, eliminando a fricção. Esta falta de fricção juntamente com os projetos aerodinâmicos permitem que esses trens alcancem velocidades de transporte terrestre surpreendentes de mais de 500 km/h ou 2 vezes tão rápido quanto o trem mais rápido de transporte da Amtrak. Em comparação, um avião comercial Boeing-777 usado para vôos a longa distância pode atingir a uma velocidade
máxima de 905 km/h. Os desenvolvedores dizem que os trens maglev vão finalmente ligar as cidades que estão separadas em até 1.609 km. A 500 km/h, você podia viajar de Paris a Roma em pouco mais de 2 horas.

A primeira comercial do Maglev foi inaugurada oficialmente em 1984 em Birmingham, Inglaterra, ligando o Aeroporto Internacional de Birmingham à Estação Ferroviária Internacional de Birmingham International. O comboio atinga 42 km/h (26 mph) e operou até seu fechamento em 1995 por problemas no projeto.

O melhor maglev em atividade comercial atualmente está em funcionamento em uma linha de demonstração em Shanghai, China. É um modelo Transrapid, de tecnologia alemã. Ele percorre 30 km (18.6 miles) da cidade ao aeroporto em apenas 7 minutos e 20 segundos, atingindo a velocidade máxima de 431 km/h (268 mph),
média de 250 km/h (150 mph). Já há linhas comerciais em testes no Japão, como a Linimo.

Vantagens do Maglev:

- Velocidade: estes comboios podem facilmente atingir velocidades de 250 mph (a velocidade de um jato);

- Ausência de atrito: aumenta a vida útil das peças, reduzindo os custosde manutenção;

- Ecologia: os combois ManLev não usam motores de combustão, o movimento vem exclusivamente dos trilhos. Logo, não há poluição, e o nível de ruído é também muito baixo;

Desvantagens do Maglev: 

- Alto custo de investimento: a construção de Maglevs é caro em comparação a outras tecnologias de transporte. Os custos estimados para as previsões de Los Angeles MagLev é de US $ 8,5 bilhões, para construir uma freeway custaria $ 2,4 bilhões em seu lugar;

- Baixa adaptabilidade: um MagLev não podem adaptar-se à linhas antigas, não podendo ser inseridos na actual estrutura ferroviária. Em zonas como a China ou a Austrália onde não há uma alta densidade sistema
ferroviário, o MagLev será provavelmente a melhor escolha em um futuro próximo. Já nas zonas onde a estrutura ferroviária é altamente desenvolvidos como a Europa Ocidental, não vai valer a pena para um longo tempo.

CONCEITOS BÁSICOS DE ÓPTICA GEOMÉTRICA.

Óptica é a parte da Física que estuda a luz e os fenômenos luminosos. Seu desenvolvimento ocorreu a partir da publicação da Teoria Corpuscular da Luz por Isaac Newton. Essa teoria admite que a luz é formada por um feixe de partículas.

A luz é uma onda eletromagnética e a sua velocidade no vácuo é de aproximadamente 3,0 x 10^{5 k}m/h.

A Óptica, por sua vez, é dividida em:

1) Óptica Geométrica: estuda os fenômenos luminosos com base em leis empíricas (experimentais). Eles são explicados sem que haja necessidade de se conhecer a natureza física da luz. A Óptica Geométrica usa como ferramenta de estudo a Geometria.

2) Óptica Física: Estuda a natureza física da luz e fenômenos como interferência, polarização, difração, dispersão, entre outros.

Raios de Luz

São linhas que representam a direção e o sentido de propagação da luz. A ideia de raios de luz é puramente teórica e tem como objetivo facilitar o estudo.

Um conjunto de raios de luz que possui uma abertura relativamente pequena entre os raios é chamado de Pincel Luminoso. O conjunto de raios luminosos cuja abertura entre os raios é relativamente grande é chamado de Feixe Luminoso.

Os feixes luminosos ou os pincéis luminosos podem ser classificados em:

·         Cônico divergente

Os raios luminosos partem de um único ponto (P) e espalham-se.

·         Cônico convergente

Os raios luminosos concentram-se em um único ponto.

·         Cilíndrico

Os raios luminosos são todos paralelos entre si. Nesse caso, a fonte de luz encontra-se no infinito e é chamada de fonte imprópria.

Fontes de Luz

As fontes de luz são corpos capazes de emitir luz, seja ela própria, seja refletida. Fontes de luz podem ser classificadas em:

Fontes de luz primárias: São fontes de luz que emitem luz própria. Elas podem ser:

Incandescentes: Quando emitem luz em altas temperaturas. Exemplos: o Sol, a chama de uma vela e as lâmpadas de filamento.

Luminescentes: Quando emitem luz em baixas temperaturas. As fontes de luz primária luminescentes podem ser fluorescentes ou fosforescentes.

      Fluorescentes: emitem luz apenas enquanto durar a ação do agente excitador.
      como as lâmpadas fluorescentes.

      Fosforescentes: Emitem luz por um certo tempo, mesmo após ter cessado a ação do              excitador. Nessas fontes de luz, a energia radiante é proveniente de uma energia        potencial química. Ex.: Interruptores de lâmpadas e ponteiros luminosos de relógios.

Fontes Secundárias: São aquelas que emitem apenas a luz recebida de outros corpos como a lua, cadeiras, roupas etc.

A fibra óptica começou a ser utilizada como tecnologia de comunicação no final da década de 1980, quando o primeiro cabo intercontinental começou a operar. Ele ligava os Estados Unidos à Europa. Anos depois, os avanços da tecnologia permitiram que passassem de 40.000 ligações simultâneas para 200 milhões de circuitos telefônicos conectados ao mesmo tempo — tudo graças a ferramentas como CDWM e DWDM (que permitem a transmissão de dados diferentes pelo mesmo canal físico). Hoje os cabos de fibra já conseguem transmitir 1,6 Tbit/s.

Com a expansão de serviços de internet como VoIP, computação na nuvem e videoconferência, empresas necessitam de conexões cada vez mais velozes. Para conseguir manter um grande número de computadores conectados e, ao mesmo tempo, entregar uma conexão estável, rápida e com baixa latência, organizações estão migrando para a fibra óptica. Quer saber mais sobre o assunto? Então leia este post e descubra como funciona e quais as suas vantagens:

A fibra óptica

A fibra óptica é um filamento de sílica ou vidro ultrapuro extremamente fino e flexível, e sua estrutura é composta por uma capa protetora, interface e núcleo. A transmissão dos dados é feita como auxílio de um fotoemissor que transforma sinais elétricos em pulsos de luz. Por meio de um processo conhecido como reflexão total interna, a luz viaja por longas distâncias sofrendo um baixo tipo de atenuação (algo em torno de 0,35db/km).

O cabo de fibra óptica é produzido por um complexo processo em que várias camadas de materiais isolantes e refletores são integrados a fios de aço e plásticos para garantir que o fio tenha maior robustez e mais proteção a interferências.

Por ter dimensões reduzidas, ser imune a perturbações eletromagnéticas e conseguir transmitir grandes quantidades de dados, a fibra óptica tem substituído as tecnologias convencionais de transmissão de dados. Para atender as diferentes necessidades do mercado, existem dois tipos de cabos. Saiba mais sobre eles:

O cabo monomodo

• Utilizado para comunicações de longo alcance;

• Valor elevado;

• Construção e manuseio complexo;

• Permite a transferência de apenas um sinal de luz;

• Tem núcleo de 8 a 9 μm e casca de 125 μm;

• Alcance limitado a 4 quilômetros para cabeamento estruturado;

• Dimensões menores quando comparado com outros tipos de fibra;

• Uso de comprimentos de onda de 800 a 1690 nanômetros;

• Maior comprimento de onda, permitindo transmissão de grande quantidade de dados.

O cabo multimodo

• Utilizado em cabeamentos primários inter e intraedifícios;

• Possui núcleo maior do que o de um cabo monomodo;

• Permite o uso de fontes luminosas mais baratas do que a dos cabos monomodo;

• Tem alcance de 2 quilômetros para cabeamento estruturado;

• Utilizados em aplicações com recursos limitados e de baixa distância.

A fibra apagada e a fibra iluminada

A fibra apagada

A fibra apagada nada mais é do que uma estrutura de cabeamento instalada e pronta para transmitir dados, mas que se encontra inativa. Essas estruturas normalmente são alugadas por empresas para a realização de tarefas temporárias como backups, entrada em sistemas de computação na nuvem e realização de projetos que demandam grandes taxas de transferência por um curto período de tempo. Para companhias de telefonia, a “fibra escura” dá mais segurança em caso de acidentes com a rede principal e diminui os custos de expansões.

A fibra iluminada

Já o termo fibra iluminada é atribuído a estruturas de rede que estão em uso. Ela também é adquirida por meio de operadoras como a Telbrax — que oferece serviços de IP Flex e Connect Flex.

A fibra óptica permite que criemos novas ferramentas e soluções em áreas como medicina, serviços governamentais, big data, telecomunicações, videoconferência e computação em nuvem. Devido a sua maior capacidade de transferência de dados, a fibra tem ajudado companhias a inovarem por meio de serviços mais complexos e que lidam com mais informações simultaneamente.