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Física

Calculadora da Velocidade de uma Onda Eletromagnética (Maxwell)

Velocidade de uma onda eletromagnética num material, o fator de velocidade, o índice de refração, o comprimento de onda e a impedância de onda a partir de εr e µr.

Resultados

Velocidade da onda 199 861 639 m/s
Factor de velocidade 66,67 %
Índice de refração n 1,5000
Comprimento de onda no material 1,99862 m
Comprimento de onda no vazio 2,99792 m
Impedância de onda 251,15 Ω
Atraso por metro 5,003 ns/m
Como varia
Factor de velocidadePermitividade relativa εr 1,0 – 10,0. Factor de velocidade: 100 → 31,6228Factor de velocidade0204060801002,04,06,08,010,0Permitividade relativa εr

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

As equações de Maxwell preveem ondas cuja velocidade é fixada por duas propriedades do material, a permitividade e a permeabilidade: v = 1/√(με). Com os valores do vazio sai 299 792 458 m/s — foi assim que, em 1865, a luz foi reconhecida como uma onda eletromagnética. Num cabo ou numa placa de circuito, a mesma fórmula dá o fator de velocidade: cerca de 66 % no polietileno maciço, mais ou menos metade da velocidade da luz no FR-4. Atenção que εr depende da frequência: a água anda pelos 80 nas radiofrequências, mas comporta-se como 1,33² ≈ 1,8 para a luz visível.

Fórmula

v = 1 ÷ √(μ ε) = c ÷ √(μᵣ εᵣ) · n = √(μᵣ εᵣ) · Z = Z₀ √(μᵣ ÷ εᵣ), Z₀ = μ₀ c ≈ 376.73 Ω

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
erPermitividade relativa εr—
mrPermeabilidade relativa µr—
fFrequênciaMHz
VVelocidade da ondam/s
VFFactor de velocidade%
NÍndice de refração n—
WLComprimento de onda no materialm
W0Comprimento de onda no vaziom
ZImpedância de ondaΩ
DLAtraso por metrons/m

Exemplo resolvido

  • Permitividade relativa εr2,25
  • Permeabilidade relativa µr1
  • Frequência100 MHz
  • Velocidade da onda199 861 639 m/s
  • Factor de velocidade66,67 %
  • Índice de refração n1,5000
  • Comprimento de onda no material1,99862 m
  • Comprimento de onda no vazio2,99792 m
  • Impedância de onda251,15 Ω
  • Atraso por metro5,003 ns/m

Limitações

  • Os valores por defeito são referências típicas e não medições da sua situação. Substitua-os pelos seus próprios dados sempre que os tiver.
  • Misturar unidades é a causa de erro mais comum. Converta todos os valores para as unidades indicadas ao lado de cada campo antes de calcular.