• Compreender como cargas em movimento podem gerar ondas eletromagnéticas; • Verificar como as ondas eletromagnéticas se propagam no espaço.

Uma aula de 50 minutos.

Conhecimento sobre campo magnético e campo elétrico e conhecimento sobre a lei de Coulomb.

Desenvolvimento da atividade

Motivação / Introdução: (10 minutos)

Uma vez que seus alunos já descobriram grande parte dos fenômenos eletromagnéticos, mostre para eles, de forma bem simples e intuitiva, como as ondas eletromagnéticas são geradas e se propagam pelo espaço. Você pode começar este aprendizado com a seguinte situação problema:

Como são produzidas e como se propagam as ondas eletromagnéticas?

Na sala de informática: (20 minutos)

Para solucionar o problema colocado, não tente explicar apenas com palavras este fenômeno, mostre para eles a seguinte simulação:

Como já sabemos da lei de Coulomb, uma carga produz, no espaço à sua volta, um campo elétrico. Por meio da simulação da figura 1, poderemos perceber que esta carga pode perturbar o campo a sua volta com um movimento oscilatório. Este movimento, como vemos, provoca um campo elétrico oscilante.
Será que este campo elétrico oscilante pode ser percebido por uma segunda carga? A resposta para esta pergunta pode ser encontrada na simulação seguinte.

Com esta simulação, os estudantes compreenderão que um campo elétrico oscilante, produzido por uma carga em movimento, pode ser percebido por uma segunda em suas proximidades. Neste aplicativo, vamos começar a simulação com ajuda do mouse impulsionando a primeira carga para que oscile. Podemos aumentar ou diminuir a freqüência de oscilação da primeira carga e, dessa forma, aumentar ou diminuir a freqüência do campo, conseguido fazer com que aumente ou diminua a freqüência de oscilação da segunda carga.
Um campo elétrico oscilante provoca um campo magnético oscilante e um campo magnético variável, também gera um campo elétrico oscilante. Se tivermos uma carga no espaço que gera um campo elétrico oscilant e, esta perturbação também produzirá um campo magnético oscilante que, por sua vez, produzirá um campo elétrico variável e novamente outro campo magnético variável. Devido a esta ciranda interminável, teremos uma onda eletromagnética que se propagará no espaço com uma velocidade igual à velocidade da luz. Para podermos verificar ilustrativamente este fenômeno de propagação de uma onda eletromagnética, vamos acessar a simulação da figura 3 abaixo.
Nesta simulação, podemos ver como é composta uma onda eletromagnética. Uma sucessão infinita de um campo magnético oscilante gerando um campo elétrico oscilante. Devido a esta geração mútua é que uma onda eletromagnética não precisa de um meio de propagação, como acontece com o restante das ondas mecânicas.

 

Propagação de ondas eletromagnéticas: http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_ondas_propagacaoeletromag.htm Neste aplicativo, os alunos vão descobrir que uma carga oscilante pode perturbar seu próprio campo elétrico. Movimento harmônico e ondas: http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/fieldwaves.html Nesta simulação, veremos que o campo eletromagnético produzido por uma carga é percebido por uma segunda a uma dada distância. Ondas Eletromagnéticas: http://www.walter-fendt.de/ph11br/emwave_br.htm Neste aplicativo, poderemos compreender como um campo elétrico pode gerar um campo magnético e novamente gerar um campo elétrico nesta sucessão interminável.

Como forma de avaliar o aprendizado dos estudantes nesta aula, podemos pedir a eles que elaborem um texto contendo uma explicação, baseada nos experimentos virtuais, sobre a questão colocada no início da aula: Como as ondas eletromagnéticas são geradas? Como estas ondas se propagam em um meio qualquer? Peça a eles que façam referências às simulações apresentadas em sala de aula para justificar um determinado argumento.