Électromagnétisme dans les Milieux
À l'intérieur de la matière, les champs électromagnétiques sont modifiés par la polarisation, la magnétisation et la conduction, décrits par les équations de Maxwell macroscopiques et les fonctions de réponse des matériaux.
Definition
L'étude des champs électromagnétiques au sein des milieux matériels, où les charges et courants liés de polarisation et de magnétisation, ainsi que les courants de conduction libres, modifient les champs et sont résumés par des relations constitutives liant les champs à la réponse du matériau.
Scope
Ce domaine couvre l'électrodynamique macroscopique des milieux continus : la polarisation et la magnétisation de la matière, les champs auxiliaires D et H, les relations constitutives diélectriques et magnétiques, la conductivité électrique et la loi d'Ohm, ainsi que la permittivité dépendante de la fréquence qui régit les propriétés optiques des matériaux. Il traite de la manière dont la réponse des matériaux remodèle les champs et les ondes, s'appuyant sur l'électrodynamique du vide mais s'en distinguant.
Sub-topics
Core questions
- Comment les charges et courants liés modifient-ils les champs à l'intérieur de la matière ?
- Quelles relations constitutives décrivent la réponse électromagnétique d'un matériau ?
- Comment la conductivité régit-elle les courants et la dissipation d'énergie ?
- Comment la réponse dépendante de la fréquence façonne-t-elle le comportement optique ?
Key concepts
- polarisation
- magnétisation
- champ de déplacement D
- champ auxiliaire H
- permittivité
- perméabilité
- conductivité
- relations constitutives
Key theories
- Équations de Maxwell macroscopiques
- La moyenne sur les charges microscopiques donne les équations de Maxwell dans la matière avec les champs auxiliaires D et H, dont les sources sont uniquement les charges et courants libres, complétées par des relations constitutives.
- Relations constitutives
- La polarisation, la magnétisation et le courant de conduction sont liés aux champs par la permittivité, la perméabilité et la conductivité, qui peuvent dépendre de la fréquence, de l'intensité du champ, de la direction et de l'historique.
Clinical relevance
L'électrodynamique des matériaux est à la base des condensateurs et isolants, des dispositifs optiques et photoniques, des conducteurs et semi-conducteurs en électronique, du chauffage par micro-ondes et diélectrique, et des propriétés électromagnétiques des tissus biologiques utilisées en imagerie et en thérapie.
History
La découverte par Faraday que les diélectriques affectent la capacité a lancé l'étude des champs dans la matière. La théorie électronique de Lorentz et le modèle de conduction de Drude vers 1900 ont fourni des explications microscopiques de la polarisation et de la conductivité, que Landau et Lifshitz ont ensuite systématisées comme l'électrodynamique des milieux continus.
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- Pourquoi introduire les champs D et H ?
- Ils reformulent les charges et courants liés de la matière de sorte que leurs sources ne sont que les charges et courants libres, ce qui simplifie l'application des équations de Maxwell dans les matériaux une fois la réponse du matériau connue.
- Qu'est-ce qu'une relation constitutive ?
- C'est la loi spécifique au matériau qui relie la réponse (polarisation, magnétisation ou courant de conduction) aux champs appliqués, comme la permittivité, la perméabilité ou la conductivité du milieu.