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Uma onda eletromagnética plana e harmônica propaga-se no vácuo (permeabilidade 𝜇0 e permissividade 𝜖0) na direção positiva do eixo 𝑥. O campo elétrico é dado por 𝐸⃗(𝑥,𝑡) = 𝐸𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) 𝑗̂, e o campo magnético correspondente é 𝐵⃗(𝑥,𝑡) = 𝐵𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) 𝑘̂. Considere 𝑐 = 1/√𝜇0𝜖0 como a velocidade da luz e assuma que a onda se propaga em uma região isenta de fontes (cargas ou correntes). Com base no formalismo de Maxwell e na teoria do fluxo de energia radiante, analise as assertivas abaixo:
I. A exigência de que a onda satisfaça a Lei de Faraday em sua forma diferencial
impõe que as amplitudes dos campos estejam vinculadas pela relação algébrica 𝐸𝑚 = 𝑐𝐵𝑚 e que ambos os campos oscilem rigorosamente em fase no espaço e no tempo.
II. O vetor de Poynting instantâneo, definido por
(𝐸⃗ × 𝐵⃗), ponta na direção de propagação 𝑖̂ e possui magnitude dada por
, representando a taxa de transferência de energia por unidade de área.
III. A intensidade da onda (𝐼), definida como a média temporal do módulo do vetor de Poynting sobre um período 𝑇 = 2𝜋/𝜔, é obtida pela integral I=T1∫0TS(t)dt. O cálculo dessa integral resulta na expressão
demonstrando que a energia transportada é proporcional ao quadrado da amplitude do campo elétrico.
Quais estão corretas?
Apenas I.
Apenas III.
Apenas I e II.
Apenas II e III.
I, II e III.