Level Up R1 - Campo Eletromagnético

Os campos eletromagnéticos fazem parte do nosso dia a dia, mesmo que, muitas vezes, passem despercebidos. Desde a luz do sol até às comunicações por rádio, televisão ou telemóvel, estamos constantemente rodeados por ondas eletromagnéticas. Este artigo explora o que são estas ondas, como se propagam e a sua importância no mundo do radioamadorismo e além dele.

O que é um campo eletromagnético?

Um campo eletromagnético é uma região do espaço onde atuam forças elétricas e magnéticas. Sempre que uma carga elétrica se move, gera um campo magnético e, quando uma corrente elétrica varia, cria também um campo elétrico variável. Estes dois campos estão intimamente ligados e podem propagar-se através do espaço sob a forma de ondas eletromagnéticas.

Ondas de rádio: Um tipo especial de onda eletromagnética

Entre as muitas formas de ondas eletromagnéticas — como a luz visível, micro-ondas ou raios X — as ondas de rádio ocupam uma faixa particular do espectro. São estas ondas que os radioamadores utilizam para comunicar a grandes distâncias.

As ondas de rádio têm comprimentos de onda maiores do que a luz visível e frequências mais baixas. Isto permite-lhes viajar longas distâncias e, em alguns casos, contornar obstáculos ou refletir-se na atmosfera, sendo ideais para comunicações sem fios.

Como todas as outras ondas eletromagnéticas, são geradas naturalmente por raios ou por objetos astronómicos. Artificialmente, as ondas de rádio podem ser geradas para rádios amadores, radiodifusão, telefonia móvel, radar e outros sistemas de navegação, comunicação via satélite, redes de computadores e em inúmeras outras aplicações.

Tais ondas eletromagnéticas são também denominadas ondas hertzianas e popularmente conhecidas como ondas de radiofrequência ou simplesmente ondas de rádio. As ondas hertzianas podem ser produzidas por correntes elétricas que oscilam rapidamente (ou seja, correntes elétricas de alta frequência) em um condutor (como uma antena).

Do ponto de vista físico, a menos de seu comprimento de onda e frequência, as ondas de rádio compartilham das mesmas propriedades de outras ondas eletromagnéticas, como a luz, a radiação infravermelha, raios X, etc. São ainda conhecidas pelo termo inglês Radio Frequency (RF).

De modo a receber sinais de rádio, como por exemplo, de estações de rádio AM ou FM, uma antena de rádio deve ser utilizada. No entanto, como a antena irá captar centenas de sinais de rádio ao mesmo tempo, um sintonizador de rádio é necessário para sintonizar numa frequência em particular (ou numa faixa de frequência). 

Neste contexto, é comum dividir as ondas hertzianas em faixas de frequência, que variam entre as frequências de 30 quilohertz (muito baixas) a 300 mil megahertz (extremamente altas). Estas bandas de frequências são classificadas em grupos, e estes grupos são comumente chamados por: onda curta, onda média e onda longa.

Velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas

Todas as ondas eletromagnéticas, incluindo as ondas de rádio, propagam-se no vácuo à mesma velocidade: aproximadamente 300.000 km/s (a chamada “velocidade da luz”, simbolizada por c). Em outros meios, como o ar ou a água, a velocidade pode ser ligeiramente menor, mas a diferença, para as comunicações terrestres, é geralmente insignificante.

Para quem está a dar os primeiros passos no radioamadorismo, isto significa que qualquer emissão de rádio percorre enormes distâncias num piscar de olhos.

Considerando que uma onda não transporta matéria no seu movimento, prevê-se que as ondas se desloquem com velocidade contínua, vindo a expressão comum a movimentos uniformes:

$$ \Delta S = v \cdot\Delta t $$

Frequência e comprimento de onda: Dois lados da mesma moeda

A frequência (f) diz-nos quantas oscilações por segundo a onda realiza, enquanto o comprimento de onda (λ) é a distância que a onda percorre durante um ciclo completo. Fazendo a substituição da variação de espaço e da variação do tempo, pelos respetivos símbolos, estes dois valores estão ligados por uma relação fundamental:

$$ \Delta S = \lambda \space \wedge \Delta t = T $$ $$ \lambda = v \cdot T \iff \lambda = v \cdot \frac{1}{f} \iff v = f \cdot \lambda $$

Onde:

• v = velocidade de propagação da onda (no vácuo, 300.000 km/s)
• f = frequência (em Hertz, Hz)
• λ = comprimento de onda (em metros, m)

Ou seja, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda, e vice-versa. No radioamadorismo, é comum referirmo-nos às bandas tanto pela frequência (ex: 144 MHz) como pelo comprimento de onda (ex: banda dos 2 metros).

Conclusão

Os campos e as ondas eletromagnéticas são a base de toda a comunicação sem fios. Compreender como as ondas de rádio se propagam e a relação entre frequência e comprimento de onda permite não só tirar maior partido do radioamadorismo, mas também perceber melhor o mundo tecnológico que nos rodeia.