Calculadora do vetor de Poynting

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Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: number, select
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

A Calculadora do vetor de Poynting determina a densidade de fluxo de energia de um campo eletromagnético a partir dos campos elétrico e magnético. Com base na relação S = E × H = (1/μ₀) E × B, a ferramenta calcula a intensidade do fluxo radiante em W/m², o campo auxiliar H, as densidades de energia elétrica e magnética, além de permitir a verificação das condições de onda plana no vácuo.

Quando usar

Ao calcular a densidade de fluxo de potência radiante (W/m²) transmitida por ondas eletromagnéticas.
Ao analisar problemas de eletromagnetismo e física óptica que exigem a conversão entre campos E, B e H.
Ao comparar e verificar as densidades de energia elétrica (u_E) e magnética (u_B) em condições de ondas planas.

Como funciona

1Insira o valor do campo elétrico (E) e selecione a unidade correspondente (V/m, kV/m ou MV/m).
2Informe o valor do campo magnético (B) escolhendo a unidade adequada (T, µT ou nT).
3Defina o ângulo θ (em graus) formado entre os vetores de campo elétrico e magnético.
4Obtenha instantaneamente o vetor de Poynting S, o campo auxiliar H = B/μ₀ e as densidades de energia u_E, u_B e total.

Casos de uso

Estudo acadêmico de radiação solar para estimar a irradiância que atinge a superfície terrestre.
Dimensionamento teórico de densidade de potência emitida por fontes de iluminação ou antenas a distâncias conhecidas.
Resolução e verificação de exercícios de eletromagnetismo clássico envolvendo equações de Maxwell e conservação de energia.

Exemplos

1. Cálculo da densidade de fluxo da luz solar

Estudante de Física

Contexto

Análise teórica da irradiância solar média ao nível do mar para uma aula de eletromagnetismo.

Problema

Calcular a densidade de fluxo de energia correspondente a campos típicos de sol pleno de 613,8 V/m e 2,047 µT.

Como usar

Preencha E com 613.8 (V/m), B com 2.047 (µT) e mantenha o ângulo θ em 90°.

E = 613.8 V/m, B = 2.047 µT, θ = 90°

Resultado

O vetor de Poynting resultante é de aproximadamente 999,85 W/m², confirmando a irradiância solar de ~1 kW/m² com u_E ≈ u_B ≈ 1,67 µJ/m³.

2. Intensidade de radiação de lâmpada incandescente

Engenheiro óptico

Contexto

Estimativa da densidade de potência radiada por uma lâmpada esférica de 100 W a 1 metro de distância.

Problema

Determinar o fluxo de energia a partir dos campos locais medidos de 54,75 V/m e 182,6 nT.

Como usar

Insira 54.75 em E (V/m), selecione nT para o campo B com valor 182.6 e defina o ângulo em 90°.

Perguntas frequentes

O que representa o vetor de Poynting?

Representa a taxa direcional de transferência de energia por unidade de área de um campo eletromagnético, expressa em watts por metro quadrado (W/m²).

Qual é a relação entre o campo B e o campo auxiliar H?

No vácuo ou ar livre, a relação é dada por H = B/μ₀, onde μ₀ é a permeabilidade magnética do vácuo.

Qual é o valor padrão do ângulo θ entre E e B?

O valor padrão é 90°, pois em ondas eletromagnéticas transversais no espaço livre os campos elétrico e magnético são perpendiculares entre si.

Como a ferramenta verifica uma onda plana?

A ferramenta calcula separadamente u_E = ½ε₀E² e u_B = B²/(2μ₀); em uma onda plana no vácuo, u_E é igual a u_B e o fluxo satisfaz S = c·u.

Quais unidades de campo magnético são aceitas?

A calculadora suporta Teslas (T), Microteslas (µT) e Nanoteslas (nT).

E = 54.75 V/m, B = 182.6 nT, θ = 90°

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Cálculo da densidade de fluxo da luz solar

2. Intensidade de radiação de lâmpada incandescente

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