Campo Eletromagnético Cap. 5 e 6

Documentos relacionados
Campo Eletromagnético Cap. 5 e 6

PLANO DE CURSO (Res. CEPE nº 144/98) CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS Departamento de Física 2013 CÓDIGO Turmas NOME 2FIS /2000 ELETROMAGNETISMO I

SUMÁRIO. Prefácio... 15

Data Dia Tópico Demonstrações

Prefácio... i Prólogo... iii Constantes Físicas... vi

= ρ (N.1) A+ 1 c 2 φ. 2 φ 1 2 φ

Eletromagnetismo I. Preparo: Diego Oliveira. Aula 2

Sumário. 1 Introdução Álgebra Vetorial Cálculo Vetorial 62

Cinemática relativística et al. Carlos Alexandre Wuensche Processos Radiativos I

Introdução à Magneto-hidrodinâmica

ÍNDICE LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS PREFÁCIO

CSE-MME Revisão de Métodos Matemáticos para Engenharia

Formulação Covariante do Eletromagnetismo

FÍSICA-MATEMÁTICA RUDI GAELZER (INSTITUTO DE FÍSICA - UFRGS)

Expressa a inexistência de cargas magnéticas, também chamadas monopolos magnéticos.

Eletromagnetismo II. Prof. Daniel Orquiza. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

Aula 12. Eletromagnetismo I. Campo Magnético Produzido por Correntes Estacionárias (Griths Cap. 5)

TÓPICO. Fundamentos da Matemática II APLICAÇÕES DAS DERIVADAS PARCIAIS9. Licenciatura em Ciências USP/ Univesp. Gil da Costa Marques

FÍSICA 3 FCI0105/2016

Métodos de Física Teórica II Prof. Henrique Boschi IF - UFRJ. 1º. semestre de 2010 Aula 4 Ref. Butkov, cap. 8, seção 8.4

Conceitos pré-relativísticos. Transformações de Galileu. Princípio da Relatividade de Galileu. Problema com a dinâmica newtoniana

JORNADA DE FÍSICA TEÓRICA. U.N.E.S.P. 19 a

Capítulo I Introdução

Eletrodinâmica Clássica II

F prova 1 Unicamp, 30 de setembro de 2009 nome assinatura RA

Eletromagnetismo II. 4 a Aula. Professor Alvaro Vannucci. nucci

Radiação de cargas em movimento. Carlos Alexandre Wuensche Processos Radiativos I

Campo Escalar Complexo

5.1 Espaço euclidiano tridimensional

Física de Plasmas Introdução. Carlos Alexandre Wuensche Processos Radiativos I

Teoria Clássica de Campos

Física de Partículas

*** Relatório de Ementas ***

Ondas Eletromagnéticas

Ondas em Plasmas (Capítulo 4) Referência: F. F. Chen Introduction to Plasma Physics

Eletromagnetismo II. Prof. Daniel Orquiza. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ UESC. Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas DCET. Colegiado do Curso de Física I SEMESTRE.

Eletromagnetismo II. Preparo: Diego Oliveira. Aula 10

Mecânica Clássica 1 - Lista de natal - Ho Ho Ho Professor: Gabriel T. Landi

Magnetismo e movimento de cargas. Fontes de Campo Magnético. Prof. Cristiano Oliveira Ed. Basilio Jafet sala 202

Relatividade Especial: massa e energia

Magnetostática Cap. 5

FFI Física IV: 1ª Lista de Exercícios

Ondas. Lucy V. C. Assali. Física II IO

CONCEITOS DE RELATIVIDADE RESTRITA

Cronograma de 2017/1 de Física III-A

O Dilema de Abraham-Minkowski

Equações de Maxwell e densidades Lagrangiana e Hamiltoniana do eletromagnetismo clássico

FÍSICA E ELETROMAGNETISMO

Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza. Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

Física de Partículas

POTENCIAIS ELETROMAGNÉTICOS E TEORIA DA


PROGRAMA DA DISCIPLINA TEORIA QUÂNTICA DOS CAMPOS I SEMESTRE

Cap Relatividade


Prof. Rodrigo Negreiros UFF XI Escola do CBPF

Capítulo II Relatividade Newtoniana


No caso do campo, mesmo dentro de um volume finito, a energia total dada pela soma de todos estes modos zero é infinita: ( compare com 33.

Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza. Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

EQUAÇÕES DE MAXWELL, POTENCIAL MAGNÉTICO E EQUAÇÕES DE CAMPO

Eletromagnetismo I. Preparo: Diego Oliveira. Aula 4

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PLANO DE ENSINO PERÍODO LETIVO: 2014/01

1 - Fricção: Formas de Eletrização

PLANO DE ATIVIDADE ACADÊMICA NOME

*** Relatório de Ementas ***

Quantização do Campo Eletromagnético

ENRICO BERTUZZO (DFMA-IFUSP) UMA INTRODUÇÃO À FÍSICA DE PARTÍCULAS

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO EMENTA

Prova 05/06/2012. Halliday Vol 3-6ª edição Cap 29, 30, 31,32. Halliday Vol 3-8ª edição Cap 28, 29, 30, 32. Aulas 9-15

Lei de Gauss. Quem foi Gauss? Um dos maiores matemáticos de todos os tempos. Ignez Caracelli 11/17/2016

Eletromagnetismo II. Prof. Daniel Orquiza. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

B e sabendo que.( ) = 0 B = A (A é o vector potencial magnético) ( A) A t

Lista de Exercícios 2

O Eletromagnetismo é um ramo da física ou da engenharia elétrica onde os fenômenos elétricos e magnéticos são estudados.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO PRÓ-REITORIA CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS ESCOLA DE ENGENHARIA DE PERNAMBUCO

CÁLCULO E GEOMETRIA ANALÍTICA I

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ UESC Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas DCET Colegiado do Curso de Física I SEMESTRE.

h mc 2 =hν mc 2 =hc/ λ

Mecânica I (FIS-14) Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá Sala 2602A-1 Ramal 5785

DISCIPLINA DE FÍSICA OBJETIVOS: 1ª Série

Cap Ondas Eletromagnéticas

Aula 1: A carga elétrica e a lei de. Coulomb. Curso de Física Geral III Eletricidade Básica

Como Entender a Física Quântica em 8 Passos! Passos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PLANO DE ENSINO PERÍODO LETIVO: 2012/01

Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza. Eletromagnetismo I. Prof. Daniel Orquiza de Carvalho

Lista 3 - FIS Relatividade Geral Curvatura, campos de Killing, fluidos, eletromagnetismo.

Eletromagnetismo Aplicado

Ondas Eletromagnéticas

2.2.1 Efeito Hall e Magnetoresistência Condutividade Elétrica AC Corrente Elétrica em um Campo Magnético

EUF. Exame Unificado

Potencial Elétrico 1

Capítulo 38 Fótons e Ondas de Matéria Questões Múltipla escolha cap. 38 Fundamentos de Física Halliday Resnick Walker

31/05/2017. Corpo rígido. 4 - A Dinâmica do corpo rígido TÓPICOS FUNDAMENTAIS DE FÍSICA. Coordenadas do corpo rígido. Coordenadas do corpo rígido

Transcrição:

Campo Eletromagnético Cap. 5 e 6 Equações de Maxwell Formulação dos potenciais e invariância de calibre Decomposição dos campos vetoriais Força de Lorentz e momento canônico Densidade e fluxo de energia eletromagnética Tensor de Maxwell Transformações e simetrias do campo eletromagnético Campos harmônicos Representação de Fourier e funções de Green Potenciais e campos retardados Equações de Maxwell microscópicas

Equações de Maxwell Formulação dos potenciais

Interrelação dos potenciais elétrico e magnético

Equações satisfeitas pelos potenciais Transformações e invariâncias de calibre

Transformação, invariância, simetria e teoria de calibre Invariância de calibre é uma manifestação da não-observabilidade dos potenciais elétricos e magnéticos. É uma questão de escolha a utilização dos campos observáveis ou dos potenciais não observáveis. Altera fase da função de onda

Conexão de Berry parallel transport

Calibre de Lorentz se satisfeita não altera o calibre de Lorentz

Calibre de Coulomb

Exercício 23 Definindo as densidades de corrente longitudinal e transversal: (a) Mostre que: (b) Mostre que Jt extende-se sobre todo o espaço mesmo quando J é localizada.

Teorema da decomposição de Helmholtz O teorema de Helmholtz afirma que se o divergente e o rotacional de um campo vetorial F são conhecidos em todo o espaço, então esse campo vetorial existe e é único, contanto que tanto o campo quanto seu divergente e rotacional caiam a zero suficientemente rápido no infinito. onde Ou seja,

Admitindo: Usando as relações: Sugestão: https://en.wikipedia.org/wiki/helmholtz_decomposition

Resulta que mediante o Teorema de Divergência leva a: onde n = - n é o vetor externo a superfície S. Portanto, se obtém:

Força de Lorentz e o movimento relativo Carga Q com velocidade v << c num referencial S estacionário: Um observador movendo-se com velocidade v << c descreveria:

Caso do meio não-estacionário Campo elétrico convectivo Obs.: k = 1 no SI e k = c-1 no CGS

Força de Lorentz em termos dos potenciais Potencial generalizado e derivada convectiva

Momentum canônico ou momentum generalizado de uma partícula carregada movendo-se num campo eletromagnético Momentum da partícula Momentum do campo Tal que, Há similar com os casos da eletrostática e da magnetostática quando E e B se comportam como campos conservativos.

Comentário: O atrito pode ser tratado sem violar a conservação de energia, considerando o movimento de moléculas individuais. No entanto, isso significa que o movimento de cada molécula deve ser considerado, em invés de proceder a análise através de métodos estatísticos. Portanto, em sistemas macroscópicos a aproximação não conservativa é muito mais fácil de lidar do que zilhões de graus de liberdade. O resultado do slide anterior permite-nos dizer o mesmo da interação eletromagnética, que sabermos rege o atrito. Considerando o movimento das fontes (elétricas e magnéticas) elementares e os fótons (virtuais e reais), a interação eletromagnética pode ser tratada sem violar a conservação de energia. No entanto, a manipulação matemática dos zilhões de graus de liberdade envolvidos é inviável.

Densidade e fluxo de energia no campo eletromagnético Taxa de trabalho realizada pelos campos e equação da continuidade

Teorema de Poynting (conservação da energia) tal que

Conservação do momento Densidade de momento eletromagnético

Tensor de tensão eletromagnética de Maxwell Obs.: eliminando as fontes com as Eqs. de Maxwell se obtém:

Tensor de Maxwell Ex. : componente tensorial elétrica

Pseudo-escalar Pseudoescalar é uma quantidade que se comporta como um escalar, exceto que muda de sinal sob uma inversão de paridade (tal como rotações impróprias), enquanto um verdadeiro escalar não. Ex.: a b c Um pseudoescalar, quando multiplicado por um vetor comum, torna-se um pseudovetor.

Campos harmônicos tal que mas como

Resulta com ao invés de Obs.: a parte real fornece a conservação da energia das quantidades médias no tempo e a parte imaginária a energia reativa ou armanada no fluxo oscilante.

Equações de onda e representações de Fourier Equação de Helmholtz não-homogênea =

Função de Green R x x O

Fç. de Green retardada num meio não dispersivo

Solução geral da equação homogênea Solução geral da equação não-homogênea Obs.: soluções retardadas respeitam o Princípio da Causalidade, ao passo que as soluções avançadas são ditas não-causais (filosoficamente, respeitam o Princípio da Finalidade). Ambas são matematicamente úteis, pois: nem as eqs; de Maxwell e nem as suas soluções indicam a existência de uma relação causal entre os campos E e B. Portanto, o campo eletromagnético é uma quantidade física dual sempre com componentes E e B simultaneamente criadas pelas fontes.

Potenciais retardados para fontes puntiformes Determinação dos campos

Campos retardados

Equações de Jefimenko

Comentários As Eqs. dejefimenko são soluções gerais das Eqs. de Maxwell para o caso de distribuições arbitrárias de cargas elétricas em movimento e de correntes elétricas levando em conta o tempo de retardo dos campos devido a velocidade da luz. Além de fornecer os campos E e B percebidos devido as perturbações causadas pelas fontes no passado, elas permitem dizer que o campo eletromagnético é dual, tendo sempre contribuições de E e de B simultâneas criadas por suas fontes. Note-se também que as Eqs. de Maxwell inter-relacionam as variações espaciais e as temporais dos campos E e B na forma de uma onda eletromagnética se propagando, enquanto as Eqs. de Jefimenko não representam qualquer uma relação causal entre E e B que existem simultaneamente no tempo. Os potenciais de Liénard-Wiechert descrevem o efeito eletromagnético clássico de uma carga pontual elétrica em movimento em termos do potencial vetor e do potencial escalar no calibre de Lorentz. Esses potenciais descrevem o campo eletromagnético, Inclusive relativisticamente correto, para uma carga pontual em movimento arbitrário.

Campos de uma distribuição localizada

Campos de uma carga puntiforme

Exercício 24 Deduza as expressões dos campos retardados (a) E e (b) B do slide anterior.

Equações de Maxwell microscópicas

Visão microscópica Meio macroscópico: Dimensão atômica: núcleos e elétrons flutuações orbitais eletrônicas flutuações nucleares Médias espaciais e comprimento de correlação temporal

Funções isotrópicas de teste

Médias nas operações de derivação Microscópico versus Macroscópico

Equações não-homogêneas das fontes Densidade de carga microscópica

Médias...

Momentos multipolares moleculares

Densidades de carga microscópicas Polarização elétrica macroscópica

Deslocamento elétrico: um campo macroscópico Momento magnético molecular e magnetização

Densidade de corrente microscópica Densidade de corrente macroscópica

Campo de indução magnética Propriedades magnéticas do meio contribuição convectiva

Exercício 25 (a) Obter as equações de Maxwell com as modificações pertinentes para ter validade no caso de um meio material em movimento com velocidade u << c relativa constante. Interpretar os termos das derivadas convectivas: Sugestão: Panofski & Philips, Classical electricity and magnetism (2nd Ed.). Cap. 9