แม่เหล็กไฟฟ้าในตัวกลาง
ภายในสสาร สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกปรับเปลี่ยนโดยโพลาไรเซชัน, การทำให้เป็นแม่เหล็ก และการนำไฟฟ้า ซึ่งอธิบายโดยสมการของแมกซ์เวลล์ระดับมหภาคและฟังก์ชันการตอบสนองของวัสดุ
Definition
การศึกษาเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายในตัวกลางของวัสดุ ซึ่งประจุและกระแสที่ถูกผูกไว้ของโพลาไรเซชันและการทำให้เป็นแม่เหล็ก รวมถึงกระแสการนำไฟฟ้าอิสระ จะปรับเปลี่ยนสนามและสรุปได้ด้วยความสัมพันธ์เชิงประกอบที่เชื่อมโยงสนามกับการตอบสนองของวัสดุ
Scope
ขอบเขตนี้ครอบคลุมพลศาสตร์ไฟฟ้ามหภาคของตัวกลางต่อเนื่อง: โพลาไรเซชันและการทำให้เป็นแม่เหล็กของสสาร, สนามเสริม D และ H, ความสัมพันธ์เชิงประกอบของไดอิเล็กตริกและแม่เหล็ก, สภาพนำไฟฟ้าและกฎของโอห์ม, และสภาพยอมที่ขึ้นกับความถี่ซึ่งควบคุมคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ โดยจะกล่าวถึงว่าการตอบสนองของวัสดุปรับเปลี่ยนสนามและคลื่นอย่างไร โดยต่อยอดจากแต่แตกต่างจากพลศาสตร์ไฟฟ้าในสุญญากาศ
Sub-topics
Core questions
- ประจุและกระแสที่ถูกผูกไว้เปลี่ยนแปลงสนามภายในสสารได้อย่างไร?
- ความสัมพันธ์เชิงประกอบใดที่อธิบายการตอบสนองทางแม่เหล็กไฟฟ้าของวัสดุ?
- สภาพนำไฟฟ้าควบคุมกระแสและการกระจายพลังงานได้อย่างไร?
- การตอบสนองที่ขึ้นกับความถี่มีผลต่อพฤติกรรมทางแสงอย่างไร?
Key concepts
- โพลาไรเซชัน
- การทำให้เป็นแม่เหล็ก
- สนามกระจัด D
- สนามเสริม H
- สภาพยอม
- สภาพซึมผ่านได้
- สภาพนำไฟฟ้า
- ความสัมพันธ์เชิงประกอบ
Key theories
- สมการของแมกซ์เวลล์ระดับมหภาค
- การหาค่าเฉลี่ยของประจุระดับจุลภาคทำให้ได้สมการของแมกซ์เวลล์ในสสารพร้อมกับสนามเสริม D และ H ซึ่งมีแหล่งกำเนิดมาจากประจุและกระแสอิสระเท่านั้น โดยเสริมด้วยความสัมพันธ์เชิงประกอบ
- ความสัมพันธ์เชิงประกอบ
- โพลาไรเซชัน, การทำให้เป็นแม่เหล็ก และกระแสการนำไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กับสนามผ่านสภาพยอม, สภาพซึมผ่านได้ และสภาพนำไฟฟ้า ซึ่งอาจขึ้นอยู่กับความถี่, ความแรงของสนาม, ทิศทาง และประวัติ
Clinical relevance
พลศาสตร์ไฟฟ้าของวัสดุเป็นพื้นฐานของตัวเก็บประจุและฉนวน, อุปกรณ์ทางแสงและโฟโตนิก, ตัวนำและสารกึ่งตัวนำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, การให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟและไดอิเล็กตริก, และคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของเนื้อเยื่อทางชีวภาพที่ใช้ในการถ่ายภาพและการบำบัด
History
การค้นพบของฟาราเดย์ที่ว่าไดอิเล็กตริกส่งผลต่อความจุไฟฟ้าได้เริ่มต้นการศึกษาเกี่ยวกับสนามในสสาร ทฤษฎีอิเล็กตรอนของลอเรนซ์และแบบจำลองการนำไฟฟ้าของดรูดประมาณปี 1900 ได้ให้คำอธิบายระดับจุลภาคของโพลาไรเซชันและสภาพนำไฟฟ้า ซึ่งแลนเดาและลิฟชิตซ์ได้จัดระบบในภายหลังว่าเป็นพลศาสตร์ไฟฟ้าของตัวกลางต่อเนื่อง
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- เหตุใดจึงต้องแนะนำสนาม D และ H?
- สนามเหล่านี้จัดกลุ่มประจุและกระแสที่ถูกผูกไว้ของสสารใหม่ เพื่อให้แหล่งกำเนิดของพวกมันมาจากประจุและกระแสอิสระเท่านั้น ทำให้สมการของแมกซ์เวลล์ในวัสดุง่ายต่อการนำไปใช้เมื่อทราบการตอบสนองของวัสดุแล้ว
- ความสัมพันธ์เชิงประกอบคืออะไร?
- เป็นกฎเฉพาะของวัสดุที่เชื่อมโยงการตอบสนอง (โพลาไรเซชัน, การทำให้เป็นแม่เหล็ก หรือกระแสการนำไฟฟ้า) กับสนามที่ใช้ เช่น สภาพยอม, สภาพซึมผ่านได้ หรือสภาพนำไฟฟ้าของตัวกลาง