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Nossa onda eletromagnética de cada dia… Já captou a sua hoje?

Nos dias atuais, não é mais possível conceber a nossa vida cotidiana sem a infinidade de dispositivos que nos cercam, tais como smartphones, wearables, computadores, eletrodomésticos, equipamentos médicos, dentre outros.

O que todos eles têm em comum? O uso de ondas eletromagnéticas, seja para transmissão de dados, ou mesmo de energia. Ao conectarmos esses aparelhos nas tomadas de nossas casas, por exemplo, uma onda eletromagnética na frequência de 50 ou 60 Hz fornece energia para o carregamento dos mesmos. Por outro lado, as antenas dos roteadores de internet (Wi-Fi) irradiam no ar uma onda eletromagnética de 2,45 GHz (aproximadamente 41 milhões de vezes maior que a frequência da onda nas tomadas). Estes são só dois exemplos dentre milhares de aplicações onde as ondas eletromagnéticas estão presentes, algumas delas representadas na figura acima. Como elas são capazes de armazenar e transmitir energia, seja por ondas guiadas (através de cabeamento) ou irradiadas no espaço (através de antenas), essas ondas tem sido responsáveis pela versatilidade e avanços na eletrônica e nas telecomunicações que temos vivido nas últimas décadas, facilitando nossas rotinas, permitindo maior produtividade profissional e agregando conforto e segurança.

Mas afinal, do que são feitas essas ondas eletromagnéticas?

  

Em 1865, o Físico James Clerk Maxwell provara a existência, ainda que no papel, das ondas eletromagnéticas, mas foi somente 23 anos depois, em 1888, que o Físico Heinrich Hertz conseguiu demonstrar, em laboratório, a existência dessas ondas, que nada mais são do que campos elétricos e magnéticos oscilantes que se auto propagam num determinado meio em forma de onda, possuindo assim características como o comprimento de onda e a frequência de oscilação, indicadas na figura acima. Esses parâmetros permitem a classificação dessas ondas em diversas categorias, representadas no espectro eletromagnético da abaixo (i.e., ondas baixas, ondas de rádio, micro ondas, etc.).

Com o passar dos anos, aliando conforto e praticidade no uso dos dispositivos eletrônicos modernos,  tornando-os mais compactos, houve um deslocamento para o uso de ondas eletromagnéticas com frequências mais elevadas (ondas de rádio e micro ondas, por exemplo), como pode ser visto no gráfico abaixo, pois quanto maior a frequência, menor é o comprimento de onda associado e menor é o tamanho da antena necessária para emitir ou receber os sinais contidos nessas ondas de forma efetiva, permitindo assim a construção de equipamentos cada vez menores e portáteis. Sendo assim, a exposição humana às ondas eletromagnética tem variado bastante ao longo dos anos, começada de forma majoritária por ondas baixas (1950), até a atingir uma exposição dominante por ondas com frequências mais elevadas, da ordem de GHz (dias atuais). Embora não seja possível observar essas ondas eletromagnéticas, ao menos não fora do espectro visível, tão somente sendo possível observar os efeitos de suas interações com a matéria (observação indireta), estamos sempre submersos em um “mar” eletromagnético. Ao nosso redor, a quase todo instante, propagam-se ondas de diferentes frequências e com diferentes níveis de potência (amplitute), podendo implicar em muitos inconvenientes durante o desenvolvimento de projetos eletrônicos, tais como as interferências eletromagnéticas, que devem ser cuidadosamente investigadas.

No entanto, esse mar de ondas eletromagnéticas também abre novas possibilidades ainda pouco exploradas, como o conceito de colheita de energia (Energy Harvesting). Como uma grande quantidade de energia está armazenada nessas ondas que permeiam todo o nosso meio, pode- se explorar a colheita da mesma para alimentar dispositivos eletrônicos de baixa potência. A IBBx Inovação vem atuando na vanguarda desse desenvolvimento, apresentando propostas e soluções no campo de colheita de energia e carregamento wireless para diferentes dispositivos eletrônicos, otimizando a utilização dessas ondas já existentes.

Autores:

Ícaro Veloso é Engenheiro Eletricista formado no CEFET-MG com período sanduíche no Waterford Institute of Technology (WIT – Irlanda) e Mestre em Engenharia Elétrica pelo CEFET- MG. Especialista em eletromagnetismo aplicado, com foco em transmissão de energia sem fio, metamateriais magnéticos, análise e síntese de sistemas eletromagnéticos. Atualmente é Engenheiro de P&D na IBBX, responsável pelo projeto, simulação e implementação de novos dispositivos para transmissão e colheita de energia.

Thiago Garcia João é Físico formado pela Universidade de São Paulo – USP e PhD em Tecnologia Nuclear – USP. Foi pesquisador visitante em Oak Ridge National Laboratory – ORNL nos Estados Unidos. Principal cientista em Neutrônica e Física de Reatores no projeto do Reator Multipropósito Brasileiro – RMB, na empresa pública Amazônia Azul Tecnologias de Defesa S.A. Especialista em simulações computacionais via método Monte Carlo, interação da radiação com a matéria, difusão e transporte de nêutrons. Na IBBX atua como Consultor Técnico e Coordenador de P&D, desde a concepção até a implementação de projetos e novas tecnologias em Internet das Coisas (IoT) e colheita de energia.

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