Electromagnetismo en Medios
Dentro de la materia, los campos electromagnéticos son modificados por la polarización, la magnetización y la conducción, descritos por las ecuaciones macroscópicas de Maxwell y las funciones de respuesta del material.
Definition
El estudio de los campos electromagnéticos dentro de medios materiales, donde las cargas y corrientes ligadas de polarización y magnetización, junto con las corrientes de conducción libres, modifican los campos y se resumen mediante relaciones constitutivas que vinculan los campos con la respuesta del material.
Scope
Esta área cubre la electrodinámica macroscópica de medios continuos: la polarización y magnetización de la materia, los campos auxiliares D y H, las relaciones constitutivas dieléctricas y magnéticas, la conductividad eléctrica y la ley de Ohm, y la permitividad dependiente de la frecuencia que rige las propiedades ópticas de los materiales. Trata cómo la respuesta del material remodela los campos y las ondas, basándose en la electrodinámica del vacío pero siendo distinta de ella.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo alteran las cargas y corrientes ligadas los campos dentro de la materia?
- ¿Qué relaciones constitutivas describen la respuesta electromagnética de un material?
- ¿Cómo rige la conductividad las corrientes y la disipación de energía?
- ¿Cómo la respuesta dependiente de la frecuencia moldea el comportamiento óptico?
Key concepts
- polarización
- magnetización
- campo de desplazamiento D
- campo auxiliar H
- permitividad
- permeabilidad
- conductividad
- relaciones constitutivas
Key theories
- Ecuaciones macroscópicas de Maxwell
- El promedio sobre cargas microscópicas produce las ecuaciones de Maxwell en la materia con los campos auxiliares D y H, cuyas fuentes son solo las cargas y corrientes libres, complementadas por relaciones constitutivas.
- Relaciones constitutivas
- La polarización, la magnetización y la corriente de conducción se relacionan con los campos a través de la permitividad, la permeabilidad y la conductividad, que pueden depender de la frecuencia, la intensidad del campo, la dirección y la historia.
Clinical relevance
La electrodinámica de materiales subyace a los condensadores y aislantes, los dispositivos ópticos y fotónicos, los conductores y semiconductores en electrónica, el calentamiento por microondas y dieléctrico, y las propiedades electromagnéticas del tejido biológico utilizadas en imágenes y terapia.
History
El descubrimiento de Faraday de que los dieléctricos afectan la capacitancia inició el estudio de los campos en la materia. La teoría electrónica de Lorentz y el modelo de conducción de Drude alrededor de 1900 proporcionaron explicaciones microscópicas de la polarización y la conductividad, que Landau y Lifshitz sistematizaron posteriormente como la electrodinámica de medios continuos.
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- ¿Por qué se introducen los campos D y H?
- Reempaquetan las cargas y corrientes ligadas de la materia de modo que sus fuentes sean solo las cargas y corrientes libres, lo que simplifica la aplicación de las ecuaciones de Maxwell en los materiales una vez que se conoce la respuesta del material.
- ¿Qué es una relación constitutiva?
- Es la ley específica del material que relaciona la respuesta (polarización, magnetización o corriente de conducción) con los campos aplicados, como la permitividad, la permeabilidad o la conductividad del medio.