Frequência, fótons e elétrons

Dedicamos o aniversário do físico alemão Heinrich Hertz que provou a existência das ondas eletromagnéticas previstas pelas equações de Maxwell, para compartilhar algumas reflexões atualizadas sobre o significado da Frequência, cuja unidade de medida, o ciclo por segundo, o Hertz (Hz) que é equivalente a s^-1, leva seu nome.

Sabemos por experiência que metade da comunidade científica/de engenharia pensa em termos de frequências (repetições por segundo), enquanto a outra metade pensa em termos de seu inverso, o período (tempo necessário para completar cada repetição, T), onde f = 1 /T, portanto manteremos essa dualidade f/T nos parágrafos seguintes.

Por exemplo, as frequências f dos sistemas de potência são 50 Hz (Europa, Ásia, Oceania, África e Chile, Argentina e Bolívia) e 60 Hz (América, exceto Chile, Argentina e Bolívia), que correspondem aos períodos T de 20 ms e 16.666… ms.

No último XVI Seminário Técnico de Proteção e Controle (STPC) no Rio Janeiro de 24 a 27 de outubro de 2022, uma das apresentações mais provocativas do engenheiro André Luiz Lins Miranda foi sobre “Estimativa de Frequência em Sistemas Elétricos de Potência” que estão sentindo a diminuição progressiva em inércia devido à incorporação de geração renovável.

A estimativa de frequência em sistemas de potência pode ser feita de várias formas, destacando-se o cruzamento por zero e variação de fase (PMUs) para magnitudes de frequência que possuem vários domínios, com dinâmicas mais rápidas e mais lentas.

A conclusão do estudo recomenda diminuir a profundidade de filtragem para medir os modos devido à nova inércia, e uma filtragem de dinâmicas mais rápidas para não comprometer os processos de proteção e monitoramento.

E dentro do mundo das partículas elementares, saltamos de partículas de matéria onde os elétrons são classificados como léptons, para partículas que carregam campos (bósons, cujo número quântico de spin é um número inteiro: 0, 1, 2,… ) onde encontramos nosso próximo convidado: o fóton.

O fóton é uma partícula sem massa que medeia a interação eletromagnética (os fótons carregam todas as formas de radiação eletromagnética) cuja energia é dada por sua frequência (cor) de acordo com a fórmula E=hf. Se nos movermos pelo espectro eletromagnético, quanto mais frequência f (menos período T e menos comprimento de onda λ = c/f = cT), mais energia o fóton tem.

É na convergência entre fotônica (usando fótons para transmitir informações de um lado para o outro) e eletrônica (processando informações movendo elétrons através de chips semicondutores) onde reside o futuro das tecnologias de informação, sendo a frequência f uma propriedade fundamental nas interações de ambas partículas.