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Fundamentos Vetores Complexos SEL 310/612 Ondas Eletromagnéticas Amílcar Careli César Departamento de Engenharia Elétrica da EESC-USP

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FundamentosVetores Complexos SEL 310/612 Ondas Eletromagnéticas

Amílcar Careli CésarDepartamento de Engenharia Elétrica da EESC-USP

Atenção! Este material didático é planejado para servir de apoio às aulas de SEL-310 E SEL-612: Ondas Eletromagnéticas, oferecida aos alunos regularmente matriculados no curso de engenharia de computação. Não são permitidas a reprodução e/ou comercialização do material. solicitar autorização ao docente para qualquer tipo de uso distinto daquele para o qual foi planejado.

2SEL310/612 Ondas Eletromagnéticas Amilcar Careli César USP EESC SEL22/08/2016

Campo vetorial: Exemplos

22/08/2016 SEL310/612 Ondas Eletromagnéticas Amilcar Careli César USP EESC SEL 3

Modelo Cessna 182 em túnel de vento Vórtice produzido avião

Objetivo: modelagem, representação de fenômenoVelocidade e direção de fluido em movimento pelo espaçoIntensidade (magnitude) e direção de força gravitacional, elétrica, magnética

Linhas de campo

22/08/2016 SEL310/612 Ondas Eletromagnéticas Amilcar Careli César USP EESC SEL 4elétrico magnético

1 C carga de 6,241×1018 elétrons1 C carga de 6,241×1018 elétrons

Campo vetorial

22/08/2016 SEL310/612 Ondas Eletromagnéticas Amilcar Careli César USP EESC SEL 5http://en.wikipedia.org/wiki/Vector_field

Coleção de setas com magnitude e direçãoCada uma associada a um ponto do plano

Vetor real e complexo

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ˆ ˆ ˆ( ) cos( ) cos( ) cos( )x x y y z zV t V t x V t y V t z

A representação complexa deste vetor é

ˆ ˆ ˆ( ) Re{[ exp( ) exp( ) exp( ) ]exp( )}x x y y z zV t V j x V j y V j z j t

( ) Re{ exp( )}V t V j t

vetor complexo

ˆ ˆ ˆexp( ) exp( ) exp( )x x y y z zV V j x V j y V j z

Função e derivada

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Graph_of_sliding_derivative_line.gif

2

' 2 2

( ) sin( ) 1( ) sin( ) 2 cos( )

f x x xf x x x x

http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Calculus_Grapher

Fluxo através de S-1

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Fn̂

dS S

F dS

ˆdS dS n

SV

animação

Rotacional e divergente

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ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆx y zx y z F x F y F zx y z

F

ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆx y zx y z F x F y F zx y z

F

opeˆ ˆ ˆ rador del (notação)x y zx y z

campo vetorˆ ˆ aˆ i lx y zF x F y F z F

Operadores diferenciais vetoriais-1

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2

2

: gradiente de escalar

: rotacion : lapla

: divergente de

ciano de escalaral de vetor

: laplaciano de ve

vetor

tor

AA

A

Operadores diferenciais vetoriais-2

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yx

yz

yx z

z

x

AAx

y zAA

AA Ax

x y zx y

A Ay z

x x

z

z

y

z y

A

A

Operadores diferenciais vetoriais-3

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2 2 22

2 2 2

2

2 2 2

( ) ( )

x y zx A y A z A

x y z

A AA

Valor Médio de Grandeza Variável no Tempo

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o valor médio de vetor complexo é

0

1 [ cos( ) cos( ) c () 0s( o ) ]T

x x y y z zV t x V t y V t ztT

V

grandeza escalar 0( ) cos( )v t V t

00

1( ) cos( ) 0T

v t V t dtT

valor médio da função

22

0021( )2

( )Tv

Ttt dt

Vv

Valor Médio do Produto Vetorial de Dois Vetores-1

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vetores complexos

i

r i

r

B BA A

jBjA

domínio do tempo

( ) Re{ exp( )} cos( ) sen( )( ) Re{ exp( )} cos( ) sen( )

r i

r i

A t A j t A t A tB t B j t B t B t

Valor Médio do Produto Vetorial de Dois Vetores-2

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( ) Re{ exp( )} cos( ) sen( )( ) Re{ exp( )} cos( ) sen( )

r i

r i

A t A j t A t A tB t B j t B t B t

produto vetorial

2 2( ) ( ) cos ( ) sen ( )

sen( )cos( )r r i i

r i i r

A t B t A B t A B t

A B A B t t

valor médio deste produto vetorial

0

1 1( ) ( ) ( ) ( )2

T

r r i iA t B t A t B t dt A B A BT

domínio do tempo

Valor Médio do Produto Vetorial de Dois Vetores-3

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valor médio deste produto vetorial

0

1 1( ) ( ) ( ) ( )2

T

r r i iA t B t A t B t dt A B A BT

r i r i r r i i i r r iA B A jA B jB A B A B j A B A B

*1( ) ( ) Re2

A t B t A B

o valor médio do produto vetorial de dois vetores é determinado a partir da representação complexa

2 2( ) ( ) cos ( ) sen ( ) sen( )cos( )r r i i r i i rA t B t A B t A B t A B A B t t

ReferênciasMath Insight

– http://mathinsight.org/curl_componentsPhEThttp://phet.colorado.edu/Wolfram Alpha

– http://www.wolframalpha.com/

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