Ortamlarda Elektromanyetizma
Maddenin içinde, elektromanyetik alanlar polarizasyon, manyetizasyon ve iletim yoluyla değişime uğramaktadır; bu durum makroskopik Maxwell denklemleri ve malzeme tepki fonksiyonları ile açıklanmaktadır.
Tanım
Malzeme ortamları içindeki elektromanyetik alanların incelenmesidir; burada polarizasyon ve manyetizasyonun bağlı yükleri ve akımları, serbest iletim akımlarıyla birlikte alanları değiştirmekte ve alanları malzeme tepkisine bağlayan kurucu ilişkilerle özetlenmektedir.
Kapsam
Bu alan, sürekli ortamların makroskopik elektrodinamiğini kapsamaktadır: maddenin polarizasyonu ve manyetizasyonu, yardımcı D ve H alanları, dielektrik ve manyetik kurucu ilişkiler, elektriksel iletkenlik ve Ohm yasası ile malzemelerin optik özelliklerini yöneten frekansa bağlı geçirgenlik. Malzeme tepkisinin alanları ve dalgaları nasıl yeniden şekillendirdiğini ele almakta olup, vakum elektrodinamiğine dayanmakla birlikte ondan farklı bir yaklaşım sunmaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Bağlı yükler ve akımlar, madde içindeki alanları nasıl değiştirmektedir?
- Bir malzemenin elektromanyetik tepkisini hangi kurucu ilişkiler tanımlamaktadır?
- İletkenlik, akımları ve enerji dağılımını nasıl yönetmektedir?
- Frekansa bağlı tepki, optik davranışı nasıl şekillendirmektedir?
Anahtar kavramlar
- polarizasyon
- manyetizasyon
- yer değiştirme alanı D
- yardımcı alan H
- geçirgenlik
- manyetik geçirgenlik
- iletkenlik
- kurucu ilişkiler
Temel kuramlar
- Makroskopik Maxwell denklemleri
- Mikroskobik yükler üzerinde ortalama alma işlemi, yardımcı D ve H alanları ile madde içindeki Maxwell denklemlerini vermektedir; bunların kaynakları yalnızca serbest yükler ve akımlar olup, kurucu ilişkilerle tamamlanmaktadır.
- Kurucu ilişkiler
- Polarizasyon, manyetizasyon ve iletim akımı, frekansa, alan şiddetine, yöne ve geçmişe bağlı olabilen geçirgenlik, manyetik geçirgenlik ve iletkenlik aracılığıyla alanlarla ilişkilendirilmektedir.
Klinik önem
Malzeme elektrodinamiği, kapasitörler ve yalıtkanlar, optik ve fotonik cihazlar, elektronikteki iletkenler ve yarı iletkenler, mikrodalga ve dielektrik ısıtma ile görüntüleme ve tedavide kullanılan biyolojik dokunun elektromanyetik özelliklerinin temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Faraday'ın dielektriklerin kapasitansı etkilediğini keşfetmesi, madde içindeki alanların incelenmesini başlatmıştır. 1900 civarında Lorentz'in elektron kuramı ve Drude'nin iletim modeli, polarizasyon ve iletkenliğin mikroskobik açıklamalarını sunmuş, Landau ve Lifshitz ise bunu daha sonra sürekli ortamların elektrodinamiği olarak sistemleştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
İlgili konular
Temel eserler
- landau1984
- jackson1998
Sıkça sorulan sorular
- Neden D ve H alanları tanıtılmaktadır?
- Maddenin bağlı yüklerini ve akımlarını yeniden düzenleyerek, kaynaklarının yalnızca serbest yükler ve akımlar olmasını sağlamaktadırlar; bu da malzeme tepkisi bilindiğinde Maxwell denklemlerinin malzemelerde uygulanmasını basitleştirmektedir.
- Kurucu ilişki nedir?
- Ortamın geçirgenliği, manyetik geçirgenliği veya iletkenliği gibi, tepkiyi (polarizasyon, manyetizasyon veya iletim akımı) uygulanan alanlara bağlayan malzemeye özgü yasadır.