Potenciales Retardados y Radiación

Las fuentes que varían con el tiempo producen potenciales que dependen de la fuente en un momento anterior, y las cargas que se aceleran irradian potencia según la fórmula de Larmor.

Definition

Los potenciales retardados son las soluciones de las ecuaciones de onda para los potenciales electromagnéticos en las que la contribución de la fuente se evalúa en el tiempo retardado, teniendo en cuenta la velocidad finita de propagación; de ellos se derivan los campos de radiación y la potencia radiada por las cargas que se aceleran.

Scope

Este tema cubre la solución de las ecuaciones de Maxwell para fuentes dependientes del tiempo: los potenciales escalares y vectoriales retardados, los potenciales y campos de Liénard-Wiechert de una carga puntual en movimiento, la separación de campos cercanos y de radiación, y las fórmulas de Larmor y Larmor relativista para la potencia radiada. Establece el marco general a partir del cual se derivan sistemas radiantes específicos.

Core questions

• ¿Cómo se calculan los potenciales de las fuentes que varían con el tiempo con retardo?
• ¿Cuáles son los campos de una carga puntual en movimiento arbitrario?
• ¿Cuánta potencia irradia una carga que se acelera?

Key concepts

• tiempo retardado
• potenciales retardados
• potenciales de Liénard-Wiechert
• campo de radiación
• campo cercano
• fórmula de Larmor
• reacción de la radiación

Key theories

Potenciales retardados

Los potenciales en un punto y momento determinados están determinados por la carga y la corriente en el tiempo retardado anterior, lo que refleja que la influencia electromagnética se propaga a una velocidad finita.

Potenciales de Liénard-Wiechert y fórmula de Larmor

Los campos de una carga puntual en movimiento se derivan de los potenciales de Liénard-Wiechert y se dividen en un campo de velocidad (cercano) y un campo de aceleración (radiación); la fórmula de Larmor proporciona la potencia total radiada por una carga que se acelera.

Clinical relevance

El marco de la radiación explica la radiación sincrotrón y la radiación de frenado (bremsstrahlung) utilizadas en fuentes de rayos X y de luz, la pérdida de energía en aceleradores de partículas y los campos radiados que producen todas las antenas y emisores.

History

Liénard y Wiechert derivaron los potenciales de una carga puntual en movimiento alrededor de 1898-1900, y Larmor obtuvo la fórmula de la potencia radiada en 1897. Estos resultados proporcionaron una descripción clásica completa de la radiación de las cargas que se aceleran y, posteriormente, informaron la teoría de la reacción de la radiación.

Key figures

• Alfred-Marie Liénard
• Emil Wiechert
• Joseph Larmor

Seminal works

• jackson1998
• landau1975

Frequently asked questions

¿Por qué se llaman retardados los potenciales?

Debido a que los efectos electromagnéticos viajan a una velocidad finita, el potencial observado ahora depende de lo que la fuente estaba haciendo en un momento anterior, retardado por el tiempo de viaje de la luz desde la fuente hasta el observador.

¿Qué nos dice la fórmula de Larmor?

Proporciona la potencia total radiada por una carga no relativista que se acelera como proporcional al cuadrado de su aceleración, lo que demuestra que solo las cargas que se aceleran irradian.