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Início/Eletricidade e magnetismo/Diagrama de radiação de um dipolo

Diagrama de radiação de um dipolo

Potência média no tempo ∝ sen² θ no plano que contém o eixo do dipolo (esquema da zona distante).

Vista

1

Para um dipolo elétrico que oscila, a potência de campo distante ∝ sen² θ a partir do eixo do dipolo (aqui no plano da figura). O mesmo fator angular dos diagramas clássicos de antenas, antes dos arranjos.

Grandezas medidas

P(ao longo do eixo)/P(máx)0
P(45° a partir do eixo)/P(máx)0.500

Sobre o modelo

O diagrama de radiação de um dipolo — o do dipolo de Hertz, um dipolo curto com corrente harmônica — não é uniforme no ângulo. Na zona distante a potência média por unidade de ângulo sólido d⟨P⟩/dΩ ∝ sen² θ, em que θ é o ângulo a partir do eixo do dipolo: zeros ao longo do eixo, máximo no plano equatorial. A figura é um toro («rosquinha»), estática, média no período. Não se constroem a zona próxima nem os potenciais retardados: só o fator angular da zona distante no espaço livre. A carga acelerada (corrente que oscila) é a fonte da radiação; o dipolo de meia-onda tem um diagrama próximo, um pouco mais estreito.

Para quem: Eletrodinâmica e antenas de faculdade: dipolo de Hertz, diagrama de radiação, zona distante.

Conceitos-chave

  • dipolo de Hertz
  • diagrama de radiação
  • vetor de Poynting
  • zona distante
  • fator sen² θ
  • antena dipolo

Como funciona

Para o dipolo de Hertz na zona distante a potência ∝ sen² θ a partir do eixo do dipolo: zeros ao longo do eixo, máximo de lado. Na tela, um corte do toro, não os potenciais retardados nem a zona próxima. O mesmo fator angular é o ponto de partida do dipolo de meia-onda.

Perguntas frequentes

Por que ao longo do eixo do dipolo (θ = 0° e 180°) não há radiação?
A componente transversal do campo de uma carga acelerada, vista ao longo do eixo, é nula. A onda eletromagnética é transversal, por isso nessa direção não há energia. Nas fórmulas do campo aparece o fator sen θ.
O dipolo eletrostático tem o mesmo diagrama?
Não. Um dipolo estático não irradia: o campo é constante. Um «oito» parecido num dipolo acústico já são ondas longitudinais de pressão, outra física; para a potência o fator angular é outro.
O que é a zona distante?
A região a muitos comprimentos de onda da antena, onde os campos são transversais e caem como 1/r. O diagrama angular é estável só ali. O campo reativo próximo não se desenha aqui.
Como orientar o dipolo para receber FM?
O máximo é perpendicular ao eixo do fio; os zeros, ao longo do eixo. O fio «de ponta para a torre» dá sinal fraco; o lado largo do oito deve olhar para o transmissor.