Eletromagnetismo em Meios
Dentro da matéria, os campos eletromagnéticos são modificados pela polarização, magnetização e condução, descritos pelas equações macroscópicas de Maxwell e funções de resposta do material.
Definition
O estudo dos campos eletromagnéticos dentro de meios materiais, onde as cargas e correntes ligadas de polarização e magnetização, juntamente com as correntes de condução livres, modificam os campos e são resumidas por relações constitutivas que ligam os campos à resposta do material.
Scope
Esta área abrange a eletrodinâmica macroscópica de meios contínuos: a polarização e magnetização da matéria, os campos auxiliares D e H, as relações constitutivas dielétricas e magnéticas, a condutividade elétrica e a lei de Ohm, e a permissividade dependente da frequência que governa as propriedades ópticas dos materiais. Ela trata de como a resposta do material remodela campos e ondas, baseando-se, mas sendo distinta, da eletrodinâmica do vácuo.
Sub-topics
Core questions
- Como as cargas e correntes ligadas alteram os campos dentro da matéria?
- Que relações constitutivas descrevem a resposta eletromagnética de um material?
- Como a condutividade governa as correntes e a dissipação de energia?
- Como a resposta dependente da frequência molda o comportamento óptico?
Key concepts
- polarização
- magnetização
- campo de deslocamento D
- campo auxiliar H
- permissividade
- permeabilidade
- condutividade
- relações constitutivas
Key theories
- Equações macroscópicas de Maxwell
- A média sobre as cargas microscópicas produz as equações de Maxwell na matéria com os campos auxiliares D e H, cujas fontes são apenas as cargas e correntes livres, complementadas por relações constitutivas.
- Relações constitutivas
- A polarização, magnetização e corrente de condução são relacionadas aos campos através da permissividade, permeabilidade e condutividade, que podem depender da frequência, intensidade do campo, direção e histórico.
Clinical relevance
A eletrodinâmica dos materiais fundamenta capacitores e isoladores, dispositivos ópticos e fotônicos, condutores e semicondutores em eletrônica, aquecimento por micro-ondas e dielétrico, e as propriedades eletromagnéticas do tecido biológico usadas em imagem e terapia.
History
A descoberta de Faraday de que os dielétricos afetam a capacitância impulsionou o estudo dos campos na matéria. A teoria eletrônica de Lorentz e o modelo de condução de Drude por volta de 1900 forneceram explicações microscópicas da polarização e condutividade, que Landau e Lifshitz sistematizaram posteriormente como a eletrodinâmica de meios contínuos.
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- Por que introduzir os campos D e H?
- Eles reempacotam as cargas e correntes ligadas da matéria para que suas fontes sejam apenas as cargas e correntes livres, tornando as equações de Maxwell em materiais mais simples de aplicar uma vez que a resposta do material é conhecida.
- O que é uma relação constitutiva?
- É a lei específica do material que relaciona a resposta (polarização, magnetização ou corrente de condução) aos campos aplicados, como a permissividade, permeabilidade ou condutividade do meio.