Ecuaciones de Maxwell: Ley de Gauss, Ley de Faraday y Ley de Ampere

El Ecuaciones de Maxwell fueron publicadas por el científico «James Clerk Maxwell«en el año 1860. Estas ecuaciones indican cómo los átomos o elementos cargados proporcionan una fuerza eléctrica y una fuerza magnética por cada unidad de carga. La energía para cada unidad de carga se denomina campo. Los elementos pueden estar inmóviles o en movimiento. Las ecuaciones de Maxwell explican cómo pueden formarse campos magnéticos tanto por corrientes eléctricas como por cargas, y finalmente, explican cómo un campo eléctrico puede producir un campo magnético, etc. La primera ecuación te permite determinar el campo eléctrico que se forma con una carga. La siguiente ecuación te permite determinar el campo magnético, y las dos restantes te explicarán cómo fluyen los campos alrededor de sus fuentes. En este artículo se habla de La teoría de Maxwell o Ley de Maxwell. Este artículo trata de una visión general de La teoría electromagnética de Maxwell.


¿Qué son las ecuaciones de Maxwell?

El Derivación de la ecuación de Maxwell está recogida por cuatro ecuaciones, en las que cada ecuación explica un hecho de forma correspondiente. Todas estas ecuaciones no han sido inventadas por Maxwell; sin embargo, él combinó las cuatro ecuaciones realizadas por Faraday, Gauss y Ampere. Aunque Maxwell incluyó una parte de información en la cuarta ecuación, a saber, la ley de Ampere, eso hace que la ecuación sea completa.

Ecuaciones de Maxwells
  • La primera ley es Ley de Gauss pensada para campos eléctricos estáticos
  • La segunda ley también es Ley de Gauss pensada para campos magnéticos estáticos
  • La tercera ley es La ley de Faraday que dice que el cambio de campo magnético producirá un campo eléctrico.
  • La cuarta ley es Ley de Ampere Maxwell que dice que el cambio de campo eléctrico producirá un campo magnético.

Las dos ecuaciones de 3 y 4 pueden describir un onda electromagnética que puede propagarse por sí misma. La agrupación de estas ecuaciones dice que un cambio de campo magnético puede producir un cambio de campo eléctrico, y luego éste producirá un cambio de campo magnético adicional. Por lo tanto, esta serie continúa así como una señal electromagnética está lista así como se propaga por el espacio.

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Las cuatro ecuaciones de Maxwell

Las cuatro ecuaciones de Maxwell explican los dos campos que se producen a partir de los suministros de electricidad y de corriente. Los campos son tanto eléctricos como magnéticos, y cómo varían en el tiempo. Las cuatro ecuaciones de Maxwell son las siguientes

  • Primera ley: Ley de Gauss para la electricidad
  • Segunda Ley: Ley de Gauss para el Magnetismo
  • Tercera Ley: La Ley de Inducción de Faraday
  • Cuarta ley: Ley de Ampere

Las cuatro ecuaciones de Maxwell anteriores son la de Gauss para la electricidad, la de Gauss para el magnetismo y la ley de Faraday para la inducción Ley de Ampere se escribe de diferentes maneras como Ecuaciones de Maxwell en forma integraly Ecuaciones de Maxwell en forma diferencial que se discute a continuación.

Símbolos de la ecuación de Maxwell

Los símbolos utilizados en la ecuación de Maxwell son los siguientes

  • E denota el campo eléctrico
  • M denota un archivo magnético
  • D denota desplazamiento eléctrico
  • H denota la intensidad del campo magnético
  • Ρ denota la densidad de carga
  • i denota corriente eléctrica
  • ε0 denota la permitividad
  • J denota la densidad de corriente
  • μ0 denota la permeabilidad
  • c denota la velocidad de la luz
  • M denota la magnetización
  • P denota Polarización

Primera ley: Ley de Gauss para la electricidad

El primera ley de Maxwell es la ley de Gauss que se utiliza para la electricidad. La ley de Gauss define que el flujo eléctrico de cualquier superficie cerrada será proporcional a toda la carga encerrada en la superficie.

La forma integral de la ley de Gauss descubre su aplicación durante el cálculo de los campos eléctricos en la región de los objetos cargados. Aplicando esta ley a una carga puntual en el campo eléctrico, se puede demostrar que es dependiente de la ley de Coulomb.

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Aunque la región primaria del campo eléctrico proporciona una medida de la carga neta incluida, la desviación del campo eléctrico ofrece una medida de la compacidad de las fuentes, y también incluye la implicación utilizada para la protección de la carga.

Segunda Ley: La ley de Gauss para el magnetismo

El segunda ley de Maxwell es la ley de Gauss que se utiliza para el magnetismo. La ley de Gauss establece que la desviación del campo magnético es igual a cero. Esta ley se aplica al flujo magnético que atraviesa una superficie cerrada. En este caso, el vector superficie apunta hacia fuera de la superficie.

El campo magnético debido a los materiales se generará a través de un patrón denominado dipolo. Estos polos se significan mejor por los bucles de corriente, pero son similares a las cargas magnéticas positivas y negativas que rebotan juntas de forma invisible. En las condiciones de las líneas de campo, esta ley establece que las líneas de campo magnético no empiezan ni terminan, sino que crean bucles, o bien se expanden hasta el infinito y se invierten. En otros términos, cualquier línea de campo magnético que pase por un nivel determinado tiene que salir de ese volumen en algún lugar.

Esta ley puede escribirse de dos formas: la forma integral y la forma diferencial. Estas dos formas son iguales debido al teorema de la divergencia.

Tercera ley: La ley de inducción de Faraday

El tercera ley de Maxwell es la ley de Faraday que se utiliza para la inducción. La ley de Faraday establece que un campo magnético que cambia con el tiempo creará un campo eléctrico. En forma integral, define que el esfuerzo por cada unidad de carga es necesario para mover una carga en la región de un bucle cerrado que es igual a la tasa de reducción del flujo magnético durante la superficie encerrada.

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Al igual que el campo magnético, el campo eléctrico inducido energéticamente incluye líneas de campo cerradas, si no son colocadas por un campo eléctrico estático. Esta característica de inducción electromagnética es el principio de funcionamiento de varios generadores eléctricos: por ejemplo, un imán con una barra giratoria crea un cambio de campo magnético, que a su vez produce un campo eléctrico en un cable cercano.

Cuarta ley: Ley de Ampere

El cuarta de la ley de Maxwell es la ley de Ampere. La ley de Ampere establece que la generación de campos magnéticos puede hacerse de dos maneras: con corriente eléctrica y con campos eléctricos cambiantes. En el tipo integral, el campo magnético inducido en la región de cualquier bucle cerrado será proporcional a la corriente eléctrica y a la corriente de desplazamiento en toda la superficie encerrada.

La ley de amperios de Maxwell hará que el conjunto de las ecuaciones sea exactamente fiable para los campos no estáticos, sin alterar las leyes de Ampere y de Gauss para los campos fijos. Pero como resultado, espera que un cambio del campo magnético induzca un campo eléctrico. Así, estas ecuaciones matemáticas permitirán que la onda electromagnética se autodetermine para moverse por el espacio vacío. La velocidad de las ondas electromagnéticas puede medirse y eso podría esperarse de los experimentos de corrientes y cargas que coinciden con la velocidad de la luz, y éste es un tipo de radiación electromagnética.

∇ x B = J/ε0c2+ 1/c2 ∂E/∂t

Por tanto, se trata de Las ecuaciones de Maxwell. De las ecuaciones anteriores, finalmente, podemos concluir que estas ecuaciones incluyen cuatro leyes que están relacionadas con el campo eléctrico (E) así como con el campo magnético (B) son discutidas anteriormente. Las ecuaciones de Maxwell pueden escribirse en forma de integral equivalente y de diferencial. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son las aplicaciones de las ecuaciones de Maxwell?

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