Corrente de Deslocamento e Equações de Maxwell
A corrente de deslocamento de Maxwell completa a lei de Ampère e reúne as quatro equações que governam todo o eletromagnetismo clássico.
Definition
A corrente de deslocamento é um termo proporcional à taxa de variação do campo elétrico que Maxwell adicionou à lei de Ampère para que um campo elétrico variável produza um campo magnético; juntamente com as leis de Gauss e a lei de Faraday, forma as quatro equações de Maxwell, a descrição clássica completa do campo eletromagnético.
Scope
Este tópico introduz a corrente de deslocamento que Maxwell adicionou à lei de Ampère, as quatro equações de Maxwell resultantes em forma diferencial e integral, sua consistência com a conservação da carga através da equação da continuidade, e a previsão imediata de ondas eletromagnéticas. Ele trata as equações no vácuo e em meios através dos campos auxiliares.
Core questions
- Por que a corrente de deslocamento foi necessária para a consistência?
- Como as quatro equações combinam eletrostática, magnetostática e indução?
- Como as equações implicam a existência de ondas eletromagnéticas?
Key concepts
- corrente de deslocamento
- lei de Ampère-Maxwell
- lei de Gauss
- lei de Faraday
- equação da continuidade
- conservação da carga
- previsão de ondas
Key theories
- Corrente de deslocamento
- Adicionar um termo proporcional à taxa de variação do campo elétrico à lei de Ampère a torna consistente com a conservação da carga e permite que um campo elétrico variável atue como uma fonte de campo magnético.
- As quatro equações de Maxwell
- As leis de Gauss para eletricidade e magnetismo, a lei de indução de Faraday e a lei de Ampère-Maxwell juntas determinam completamente o campo eletromagnético dadas as cargas e correntes e as condições de contorno.
Clinical relevance
As equações completas são a base da tecnologia de rádio, micro-ondas e óptica, do comportamento de capacitores em alta frequência e de todo solucionador eletromagnético numérico usado em engenharia e no projeto de dispositivos médicos.
History
Maxwell introduziu a corrente de deslocamento em seus artigos de 1861-1865, reconhecendo que as equações combinadas previam ondas se movendo à velocidade da luz. Heaviside reformulou as equações para a forma vetorial compacta usada hoje, e Hertz gerou e detectou experimentalmente as ondas previstas em 1887.
Key figures
- James Clerk Maxwell
- Oliver Heaviside
- Heinrich Hertz
Related topics
Seminal works
- maxwell1865
- maxwell1873
- jackson1998
Frequently asked questions
- Que problema a corrente de deslocamento resolveu?
- Sem ela, a lei de Ampère fornecia diferentes correntes fechadas para diferentes superfícies delimitadas pela mesma espira, contradizendo a conservação da carga; a corrente de deslocamento corrige isso e torna as equações autoconsistentes.
- Como as equações de Maxwell preveem a luz?
- A combinação das equações de rotação mostra que os campos satisfazem uma equação de onda com uma velocidade definida pelas constantes elétricas e magnéticas, uma velocidade igual à da luz, identificando a luz como uma onda eletromagnética.