Corriente de desplazamiento y ecuaciones de Maxwell
La corriente de desplazamiento de Maxwell completa la ley de Ampère y reúne las cuatro ecuaciones que rigen todo el electromagnetismo clásico.
Definition
La corriente de desplazamiento es un término proporcional a la tasa de cambio del campo eléctrico que Maxwell añadió a la ley de Ampère para que un campo eléctrico cambiante produzca un campo magnético; junto con las leyes de Gauss y la ley de Faraday, forma las cuatro ecuaciones de Maxwell, la descripción clásica completa del campo electromagnético.
Scope
Este tema introduce la corriente de desplazamiento que Maxwell añadió a la ley de Ampère, las cuatro ecuaciones de Maxwell resultantes en forma diferencial e integral, su consistencia con la conservación de la carga a través de la ecuación de continuidad, y la predicción inmediata de las ondas electromagnéticas. Trata las ecuaciones en el vacío y en medios a través de los campos auxiliares.
Core questions
- ¿Por qué era necesaria la corriente de desplazamiento para la consistencia?
- ¿Cómo combinan las cuatro ecuaciones la electrostática, la magnetostática y la inducción?
- ¿Cómo implican las ecuaciones la existencia de ondas electromagnéticas?
Key concepts
- corriente de desplazamiento
- ley de Ampère-Maxwell
- ley de Gauss
- ley de Faraday
- ecuación de continuidad
- conservación de la carga
- predicción de ondas
Key theories
- Corriente de desplazamiento
- Añadir un término proporcional a la tasa de cambio del campo eléctrico a la ley de Ampère la hace consistente con la conservación de la carga y permite que un campo eléctrico cambiante actúe como fuente de campo magnético.
- Las cuatro ecuaciones de Maxwell
- Las leyes de Gauss para la electricidad y el magnetismo, la ley de inducción de Faraday y la ley de Ampère-Maxwell determinan completamente el campo electromagnético dadas las cargas y corrientes y las condiciones de contorno.
Clinical relevance
Las ecuaciones completadas son la base de la tecnología de radio, microondas y óptica, el comportamiento de los condensadores a alta frecuencia y de cada solucionador electromagnético numérico utilizado en ingeniería y diseño de dispositivos médicos.
History
Maxwell introdujo la corriente de desplazamiento en sus artículos de 1861-1865, reconociendo que las ecuaciones combinadas predecían ondas que se movían a la velocidad de la luz. Heaviside reformuló las ecuaciones en la forma vectorial compacta utilizada hoy en día, y Hertz generó y detectó experimentalmente las ondas predichas en 1887.
Key figures
- James Clerk Maxwell
- Oliver Heaviside
- Heinrich Hertz
Related topics
Seminal works
- maxwell1865
- maxwell1873
- jackson1998
Frequently asked questions
- ¿Qué problema resolvió la corriente de desplazamiento?
- Sin ella, la ley de Ampère daba diferentes corrientes encerradas para diferentes superficies delimitadas por la misma espira, lo que contradecía la conservación de la carga; la corriente de desplazamiento corrige esto y hace que las ecuaciones sean autoconsistentes.
- ¿Cómo predicen las ecuaciones de Maxwell la luz?
- La combinación de las ecuaciones de rotacional muestra que los campos satisfacen una ecuación de onda con una velocidad establecida por las constantes eléctricas y magnéticas, una velocidad igual a la de la luz, identificando la luz como una onda electromagnética.