INTERFERÊNCIA DE MICRO-ONDAS

INTERFERÊNCIA DE MICRO-ONDAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT CURSO ENGENHARIA QUÍMICA – FT12 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – FT06 LABORATÓRIO DE FÍSICA B; TURMA 2 – IEF102

DAVE MONTEIRO BONATES – MAT: 21601485

Data do experimento: 26/05/2017

MANAUS- AM 2017

DAVE MONTEIRO BONATES – 21601485

MANAUS - AM 2017

Relatório apresentado para obtenção de nota parcial da disciplina de Física Geral Experimental B, ministrado pelo professor Oleg Grigorievich Balev, do Departamento de Física da Universidade Federal do Amazonas

1.OBJETIVO4
2.INTRODUÇÃO4
3.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA4
4.PARTE EXPERIMENTAL6
4.1 MATERIAL NECESSÁRIO6
4.2 PROCEDIEMNTO6
5.TRATAMENTO DE DADOS6
6.QUESTÕES10
7.CONCLUSÃO12

SUMÁRIO 7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 13

1. OBJETIVO

Estudar a interferência de micro-ondas e determinar o comprimento de onda da mocroonda.

2. INTRODUÇÃO

As micro-ondas, como todas ondas eletromagneticas, sao ondas transversais e tem, portanto dois graus de liberdade em relação a direcao de propagação. Essa caracterıstica intrınseca das ondas faz com que seja possıvel realizar numerosas experiencias, dentre as quais destaca-se a interferencia das micro-ondas. O trabalho que se segue se da em torna das medições do comprimento de onda de micro-ondas refletidas por uma placa metálica.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Se uma onda eletromagnética plana se aproxima, ao longo do eixo x, de um anteparo que seja perpendicular ao eixo x, tem-se que após ser refletida pelo anteparo, haverá interferência entre as ondas incidentes (E1) e refletida (E2), onde:

Onde ω é a frequência e c a velocidade de propagação da onda.

Como as ondas incidentes e refletida são ondas senoidais de mesmo comprimento de onda e mesma amplitude, do Principio da Superposição, a onda resultante será dada por:

Lembrando que:

Então, da equação (3):

Esta não é uma onda progressiva porque não tem a mesma dorma da Equação (1). Na realidade, a Equação (4) define uma onda estacionária.

As quantidades dentro dos colchetes da equação (4) podem ser vistas como a amplitude de oscilação da onda na posição x. Numa onda senoidal progressiva, a amplitude oscilatória é a mesma independente da sua localização. Para uma onda estacionária tal como a da Equação (4), isto não corre. Há certos valores de x para os quais a amplitude é zero. Logo, da equação (4), tem-se que o campo elétrico se anula para os seguintes valores de x:

Neste experimento, a micro-onda gerada (9,45GHz) tem amplitude modulada, de modo que o sinal pode ser demodulado com auxílio do diodo no receptor de microonda. Este sinal é diretamente proporcional à intensidade do campo, sendo medido com auxílio de um multímetro digital.

Através da superposição (interferência) entre a micro-onda emitida pelo gerador e aquela refletida pelo anteparo, haverá a formação de uma onda estacionária. O sinal medido no receptor de micro-onda reflete a estrutura da interferência que resulta na onda estacionária, sendo possível, através do gráfico da intensidade do sinal em funçãoda distância do receptor, determinar as posições de dois nós consectuvos e, através da equação (5), determinar o comprimento de onda da micro-onda.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1 MATERIAL NECESSÁRIO

• Gerador de micro-onda W. Klystron • Receptor de micro-onda

• Anteparo

• Régua graduada

• Multímetro e suportes

4.2 PROCEDIEMNTO

1. Ajustamos a intensidade da micro-onda para obter um valor de tensão que poderia ser lido no multímetro (em mV) quando o receptor de micro-onda se encontrasse mais próximo do anteparo. 2. Deslocamos o receptor de micro-onda a cada milímetro, determinando assim o valor lido (mV) no multímetro.

5. TRATAMENTO DE DADOS Valores coletados da distância (m) e do sinal medido em (mV) :

Tabela 1 Tabela 2

Figura 1 – Interferência de micro-ondas utilizando uma placa refletora.

• Gráficos 1 da intensidade do sinal em função da distância:

Posição dos Mínimos determinados através do excel (m) 410

Com os valores médios das distâncias entre os picos, tem-se:

Como a onda descrita é estacionária, é possível utilizar:

, n = 1, 2

Gráfico 1 - Gráfico referente aos valores da Tabela 1

In ten s id ad e (mV

Comprimento (m)

Gráfico 1

Portanto o comprimento da micro-onda utilizandBo o valor da média como x e n = 1, fica:

= 34,54 m ou 3,454 cm

Com Erro relativo (Er):

• Gráficos 2 da intensidade do sinal em função da distância:

Realizando os mesmo procedimentos de cálculos do gráfico anteiro:

Posição dos Mínimos determinados através do excel (m) 413 428 443 458 478 493 513 528 548

In ten s id ad e (mV

Comprimento (m)

Gráfico 2

Gráfico 2 - Gráfico referente aos valores da Tabela 2

Com os valores médios das distâncias entre os picos:

Calculando o comprimento da micro-onda o valor da média como x e n = 1, fica:

= 30,9 m ou 3,09 cm

Com Erro relativo (Er):

➢ Podemos justificar alguns pequenoss erros em função de algumas condições como falhas nos equipamentos devido às calibrações, um menor espaço de tempo entre as medições, falhas humanas na coleta dos dados, dentre outros.

6. QUESTÕES

1) Por que a intensidade entre os máximos consecutivos vai aumentando (diminuindo) à medida que o receptor se aproxima (se afasta) do gerador de micro-onda?

Uma onda eletromagnética pode interagir com a matéria na qual ela se propaga, ocasionando diminuição de intensidade. No caso desse experimento a micro-onda está na faixa de absorção da água contida no ar, portanto a diminuição de intensidade ocorre devido à quantidade do meio (ar úmido) que a onda precisa percorrer até chegar ao receptor

2) A partir da Equação (v=f ) e do valor da frequência da micro-onda utilizada (9,45 GHz), obtenha o valor da velocidade da luz (e da micro-onda) no ar.

Compare-o com o valor típico v = 2,997 x 108m/s para a velocidade de uma onda eletromagnética no ar.

7. CONCLUSÃO

Conseguimos verificar, através do experimento que o valor encontrado para o comprimento da micro-onda é muito proximo do valor real, com erro relativo de apenas 2,89% que se dá devido a varias causas, como interferência de sinais próximos, erros humanos ou até mesmo na leitura dos dados.

Com este experimento ficamos familiarizados com o fenômeno de interferência ( construtiva e destrutiva), e a partir destes princípios conseguimos determinar, com boa precisão, o valor do comprimento de onda de uma micro-onda, ou seja, conseguimos alcançar os resultados esperados.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

NUSSENZVEIG, HM, and Curso de Fısica Basica. ”Vol. 1, 2.”Editora Edgard Blucher Ltda., Sao Paulo (2008). Carvalho, J. F; Santana, R. C. Fısica Experimental V (Experimentos de Fısica Moderna). Goiania, 2016. (Apostila). J.R. Reitz, F.J. Milford, and R.W. Christy. Fundamentos da teoria eletromagnetica. Editora Campus, 1982.

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