Um pulso eletromagnético (PEM; em inglês: electromagnetic pulse, EMP), também referido como uma perturbação eletromagnética transitória (PET; em inglês: transient electromagnetic disturbance, TED), é uma breve explosão de energia eletromagnética. A origem de um PEM pode ser natural ou artificial e pode ocorrer como um campo eletromagnético, como um campo magnético ou como uma corrente elétrica conduzida. A interferência eletromagnética causada por um PEM pode interromper comunicações e danificar equipamentos eletrônicos.Royal Air Force Common Core and Deployment Skills Aide-Memoire AP 3242B VOL 5, ABBREVIATIONS Um PEM, como o de um raio, pode danificar fisicamente objetos como edifícios e aeronaves. O gerenciamento dos efeitos do PEM é um ramo da engenharia de compatibilidade eletromagnética (EMC).
A tempestade solar de agosto de 1859, conhecida como Evento Carrington, é historicamente significativa por ser o primeiro grande caso registrado de danos geomagnéticos à infraestrutura elétrica, embora seja fisicamente classificada como uma perturbação geomagnética (GMD) de longa duração, e não como um pulso eletromagnético (EMP) transitório.
Na guerra moderna, armas que disparam um PEM de alta energia são projetadas para interromper equipamentos de comunicação, computadores necessários para operar aviões de guerra modernos, ou até mesmo colocar toda a rede elétrica de um país alvo fora de serviço. Armas nucleares também podem produzir .Newton C. Braga. "Perigo nuclear - O pulso eletromagnético." Instituto Newton C. Braga. Consultado em 21 de dezembro de 2025.
Características gerais
Um pulso eletromagnético é um curto surto de energia eletromagnética. Sua curta duração significa que ele se espalhará por uma gama de frequências. Os pulsos são tipicamente caracterizados por:
O modo de transferência de energia (elétrica, magnética, radiada ou conduzida); O alcance ou espectro de frequências presente; A forma de onda do pulso: formato, duração e amplitude.
O espectro de frequência e a forma de onda do pulso estão inter-relacionados através da Transformada de Fourier, que descreve como as formas de onda componentes podem se somar ao espectro de frequência observado.
Tipos de energia
A energia do PEM pode ser transferida em qualquer uma das quatro formas:
Campo elétrico Campo magnético Radiação eletromagnética Condução elétrica
De acordo com as Equações de Maxwell, um pulso de energia elétrica será sempre acompanhado por um pulso de energia magnética. Em um pulso típico, ou a forma elétrica ou a magnética dominará. Pode-se mostrar que as Equações de Maxwell não lineares podem ter soluções de onda de choque eletromagnética dependentes do tempo e autossimilares, onde os componentes do campo elétrico e magnético têm uma descontinuidade.
Em geral, apenas a radiação atua em longas distâncias, com os campos magnético e elétrico atuando em curtas distâncias. Existem algumas exceções, como uma erupção magnética solar.
Faixas de frequência
Um pulso de energia eletromagnética compreende tipicamente muitas frequências, desde muito baixas até algum limite superior, dependendo da fonte. A faixa definida como PEM, às vezes referida como "DC [corrente contínua] à luz do dia", exclui as frequências mais altas que compreendem as faixas óptica (infravermelho, visível, ultravioleta) e ionizante (raios X e raios gama).
Alguns tipos de eventos de PEM podem deixar um rastro óptico, como raios e faíscas, mas estes são efeitos colaterais do fluxo de corrente através do ar e não fazem parte do PEM em si.
Formas de onda do pulso
A forma de onda de um pulso descreve como sua amplitude instantânea (intensidade de campo ou corrente) muda ao longo do tempo. Pulsos reais tendem a ser bastante complexos, por isso modelos simplificados são frequentemente usados. Tal modelo é tipicamente descrito em um diagrama ou por uma equação matemática.
Pulso retangular Pulso exponencial duplo Pulso senoidal amortecido
A maioria dos pulsos eletromagnéticos tem uma borda de ataque muito acentuada, aumentando rapidamente até seu nível máximo. O modelo clássico é uma curva exponencial dupla que sobe abruptamente, atinge rapidamente um pico e depois decai mais lentamente. No entanto, pulsos de um circuito de comutação controlado frequentemente se aproximam da forma de um pulso retangular ou "quadrado".
Eventos de PEM geralmente induzem um sinal correspondente no ambiente ou material circundante. O acoplamento geralmente ocorre mais fortemente sobre uma banda de frequência relativamente estreita, levando a uma característica. Visualmente, é mostrada como uma onda senoidal de alta frequência crescendo e decaindo dentro do envelope de vida mais longa da curva exponencial dupla. Uma onda senoidal amortecida tem tipicamente muito menos energia e uma dispersão de frequência mais estreita do que o pulso original, devido à característica de transferência do modo de acoplamento. Na prática, equipamentos de teste de PEM frequentemente injetam essas ondas senoidais amortecidas diretamente, em vez de tentar recriar os pulsos de ameaça de alta energia.
Em um trem de pulsos, como o de um circuito de relógio digital, a forma de onda é repetida em intervalos regulares. Um único ciclo de pulso completo é suficiente para caracterizar tal trem regular e repetitivo.
Tipos
Um PEM surge onde a fonte emite um pulso de energia de curta duração. A energia é geralmente de banda larga por natureza, embora frequentemente excite uma resposta de de banda relativamente estreita no ambiente circundante. Alguns tipos são gerados como trens de repetitivos e regulares.
Diferentes tipos de PEM surgem de efeitos naturais, artificiais e de armas.
Os tipos de eventos naturais de PEM incluem:
Pulso eletromagnético de raios (LEMP). A descarga é tipicamente um fluxo de corrente inicial de talvez milhões de ampères, seguido por um trem de pulsos de energia decrescente. Descarga eletrostática (ESD), como resultado de dois objetos carregados se aproximando ou entrando em contato. PEM meteórico. A descarga de energia eletromagnética resultante do impacto de um meteoroide com uma espaçonave ou da ruptura explosiva de um meteoroide passando pela atmosfera da Terra. Ejeção de massa coronal (CME), às vezes referida como PEM solar. Uma explosão de plasma e campo magnético acompanhante, ejetada da coroa solar e liberada no vento solar.
Os tipos de eventos de PEM artificiais (civis) incluem:
Ação de comutação de circuitos elétricos, sejam isolados ou repetitivos (como um trem de pulsos). Motores elétricos podem criar um trem de pulsos à medida que os contatos elétricos internos fazem e desfazem conexões enquanto a armadura gira. Sistemas de ignição de motores a gasolina podem criar um trem de pulsos à medida que as velas de ignição são energizadas ou disparadas. Ações de comutação contínuas de circuitos eletrônicos digitais. Surtos em linhas de energia. Estes podem ser de até vários quilovolts, o suficiente para danificar equipamentos eletrônicos insuficientemente protegidos.
Os tipos de PEM militar incluem:
(NEMP), como resultado de uma explosão nuclear. Uma variante disso é o PEM nuclear de alta altitude (HEMP), que produz um pulso secundário devido a interações de partículas com a atmosfera da Terra e o campo magnético. Armas de pulso eletromagnético não nuclear (NNEMP).
Pulso eletromagnético de raios (LEMP)
O raio é incomum porque normalmente tem uma descarga preliminar "líder" de baixa energia, acumulando-se até o pulso principal, que por sua vez pode ser seguido em intervalos por várias explosões menores.
Descarga eletrostática (ESD)
Eventos de ESD são caracterizados por altas tensões de muitos kV, mas pequenas correntes que às vezes causam faíscas visíveis. A ESD é tratada como um fenômeno pequeno e localizado, embora tecnicamente um relâmpago seja um evento de ESD muito grande. A ESD também pode ter origem humana, como no choque recebido de um Gerador de Van de Graaff.
Um evento de ESD pode danificar circuitos eletrônicos ao injetar um pulso de alta tensão, além de dar às pessoas um choque desagradável. Tal evento também pode criar faíscas, que por sua vez podem inflamar incêndios ou explosões de vapor de combustível. Por esta razão, antes de reabastecer uma aeronave ou expor qualquer vapor de combustível ao ar, o bocal de combustível é primeiro aterrado ou conectado à aeronave para descarregar com segurança qualquer estática.
Pulsos de comutação
A ação de comutação de um circuito elétrico cria uma mudança brusca no fluxo de eletricidade. Essa mudança brusca é uma forma de PEM.
Fontes elétricas simples incluem cargas indutivas como relés, solenoides e contatos de escova em motores elétricos. Estes tipicamente enviam um pulso por quaisquer conexões elétricas presentes, bem como irradiam um pulso de energia. A amplitude é geralmente pequena e o sinal pode ser tratado como "ruído" ou "interferência". O desligamento ou "abertura" de um circuito causa uma mudança abrupta na corrente que flui. Isso pode, por sua vez, causar um grande pulso no campo elétrico através dos contatos abertos, provocando arco elétrico e danos. Muitas vezes é necessário incorporar recursos de projeto para limitar tais efeitos.
Dispositivos eletrônicos como tubos de vácuo (válvulas), transistores e diodos também podem ligar e desligar muito rapidamente, causando problemas semelhantes. Pulsos únicos podem ser causados por interruptores de estado sólido e outros dispositivos usados apenas ocasionalmente. No entanto, os muitos milhões de transistores em um computador moderno podem comutar repetidamente em frequências acima de 1 GHz, causando interferência que parece ser contínua.
Pulso eletromagnético nuclear (NEMP)
class=skin-invert-image|thumb|220px|right|Efeitos hipotéticos de um pulso eletromagnético nuclear gerado a 400 km de altitude sobre os Estados Unidos. Um pulso eletromagnético nuclear é o pulso abrupto de radiação eletromagnética resultante de uma explosão nuclear. Os campos elétricos e magnéticos resultantes, que mudam rapidamente, podem se acoplar a sistemas elétricos/eletrônicos para produzir correntes e danosos.
A intensa radiação gama emitida também pode ionizar o ar circundante, criando um PEM secundário à medida que os átomos de ar perdem seus elétrons e depois os recuperam.
Armas de são projetadas para maximizar tais efeitos de PEM como o mecanismo de dano primário, e algumas são capazes de destruir equipamentos eletrônicos suscetíveis em uma ampla área. Equipamentos eletroeletrônicos como lâmpadas incandescentes, receptores de rádio com antenas internas e válvulas termiônicas possuem relativa imunidade aos NEMP. Provavelmente como forma de prevenção a danos, as forças militares do Pacto de Varsóvia utilizaram equipamentos de comunicação valvulados até fins dos anos 1980.
Uma arma de pulso eletromagnético de alta altitude (HEMP) é uma ogiva NEMP projetada para ser detonada muito acima da superfície da Terra. A explosão libera uma rajada de raios gama na média estratosfera, que causa ionização como um efeito secundário. Os elétrons livres energéticos resultantes interagem com o campo magnético da Terra para produzir um PEM muito mais forte do que o normalmente produzido no ar mais denso em altitudes baixas.
Pulso eletromagnético não nuclear (NNEMP) O pulso eletromagnético não nuclear (NNEMP) é um pulso eletromagnético gerado por armas sem o uso de tecnologia nuclear. Dispositivos que podem atingir este objetivo incluem um grande banco de capacitores de baixa indutância descarregado em uma antena de loop único, um gerador de micro-ondas e um . Para atingir as características de frequência do pulso necessárias para o ideal no alvo, circuitos de modelagem de onda ou geradores de micro-ondas são adicionados entre a fonte de pulso e a antena. Os são tubos de vácuo particularmente adequados para a conversão de micro-ondas de pulsos de alta energia.