Elektromagnetisme dalam Medium
Di dalam materi, medan elektromagnetik dimodifikasi oleh polarisasi, magnetisasi, dan konduksi, yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell makroskopik dan fungsi respons material.
Definition
Studi tentang medan elektromagnetik dalam medium material, di mana muatan terikat dan arus polarisasi dan magnetisasi, bersama dengan arus konduksi bebas, memodifikasi medan dan diringkas oleh hubungan konstitutif yang menghubungkan medan dengan respons material.
Scope
Area ini mencakup elektrodinamika makroskopik medium kontinu: polarisasi dan magnetisasi materi, medan bantu D dan H, hubungan konstitutif dielektrik dan magnetik, konduktivitas listrik dan hukum Ohm, serta permitivitas yang bergantung pada frekuensi yang mengatur sifat optik material. Ini membahas bagaimana respons material membentuk kembali medan dan gelombang, dibangun di atas tetapi berbeda dari elektrodinamika vakum.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana muatan dan arus terikat mengubah medan di dalam materi?
- Hubungan konstitutif apa yang menggambarkan respons elektromagnetik suatu material?
- Bagaimana konduktivitas mengatur arus dan disipasi energi?
- Bagaimana respons yang bergantung pada frekuensi membentuk perilaku optik?
Key concepts
- polarisasi
- magnetisasi
- medan perpindahan D
- medan bantu H
- permitivitas
- permeabilitas
- konduktivitas
- hubungan konstitutif
Key theories
- Persamaan Maxwell Makroskopik
- Perataan atas muatan mikroskopis menghasilkan persamaan Maxwell dalam materi dengan medan bantu D dan H, yang sumbernya hanyalah muatan dan arus bebas, dilengkapi dengan hubungan konstitutif.
- Hubungan Konstitutif
- Polarisasi, magnetisasi, dan arus konduksi dihubungkan dengan medan melalui permitivitas, permeabilitas, dan konduktivitas, yang mungkin bergantung pada frekuensi, kekuatan medan, arah, dan riwayat.
Clinical relevance
Elektrodinamika material mendasari kapasitor dan isolator, perangkat optik dan fotonik, konduktor dan semikonduktor dalam elektronik, pemanasan gelombang mikro dan dielektrik, serta sifat elektromagnetik jaringan biologis yang digunakan dalam pencitraan dan terapi.
History
Penemuan Faraday bahwa dielektrik memengaruhi kapasitansi meluncurkan studi tentang medan dalam materi. Teori elektron Lorentz dan model konduksi Drude sekitar tahun 1900 memberikan penjelasan mikroskopis tentang polarisasi dan konduktivitas, yang kemudian disistematisasi oleh Landau dan Lifshitz sebagai elektrodinamika medium kontinu.
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- Mengapa memperkenalkan medan D dan H?
- Mereka mengemas ulang muatan dan arus terikat materi sehingga sumbernya hanyalah muatan dan arus bebas, membuat persamaan Maxwell dalam material lebih mudah diterapkan setelah respons material diketahui.
- Apa itu hubungan konstitutif?
- Ini adalah hukum spesifik material yang menghubungkan respons (polarisasi, magnetisasi, atau arus konduksi) dengan medan yang diterapkan, seperti permitivitas, permeabilitas, atau konduktivitas medium.