Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
FÍSICA TEÓRICA III Aula 9 – Equações de Maxwell EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Conteúdo Programático desta Aula Contexto das Aplicações das Equações de Maxwell Equações de Maxwell Lei de Ampère-Maxwell Lei de Faraday Lei de Gauss para a Eletricidade Lei de Gauss para o Magnetismo EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Contexto de Aplicação das Equações de Maxwell Ao estudar a Lei de Faraday, vimos que quando um campo magnético varia, há o surgimento de um campo elétrico. Reciprocamente, mostra-se experimentalmente que quando um campo elétrico varia, gera um campo magnético. Isto mostra que os fenômenos elétricos e magnéticos estão correlacionados através de uma teoria chamada de ELETROMAGNETISMO. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Contexto de Aplicação das Equações de Maxwell As equações de Maxwell decorreram do esforço bem sucedido de James Clerk Maxwell em correlacionar as leis de Ampère, Faraday, Lenz e Gauss em um único grupo de equações (quatro na realidade) que explicassem os fenômenos elétricos e magnéticos relacionados, originando uma teoria ampla para explicar os fenômenos do eletromagnetismo clássico. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Equações de Maxwell Equações de Maxwell Lei de Ampère-Maxwell: Lei de Faraday: Lei de Gauss para Magnetismo: Lei de Gauss para Eletricidade: Permeabilidade magnética no vácuo Permissividade elétrica no vácuo EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Lei de Ampère (aula 6) A circulação magnética ao longo de uma linha fechada é igual a m0 vezes a corrente elétrica que a atravessa. Vetor Circulação Magnética Produto Escalar Escolhemos a curva, muitas vezes denominada de curva amperiana, de tal forma a termos q=0o ou q=90o. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Lei de Ampère - Maxwell A circulação magnética ao longo de uma linha fechada e submetida a um campo elétrico variável. Em regime de campo elétrico estacionário. Corrente de Deslocamento EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Exemplo: Obtenha uma expressão para o módulo do campo magnético B no ponto situado entre as placas de um capacitor durante o acionamento de um circuito típico, como mostra a figura. Expresse O módulo de B em função da taxa de variação do módulo do campo elétrico em função do tempo. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Lei de Faraday (aula 7) O campo elétrico no interior de uma superfície gaussiana é proporcional a variação do fluxo magnético no interior desta superfície. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Exemplo: Suponha uma região do espaço na qual existe um campo magnético uniforme cujo módulo varia com o tempo. Perpendicular ao campo magnético, há o campo elétrico associado, como mostra a figura. Utilizando a expressão integral de Ampère, calcule o módulo do campo elétrico. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Lei de Gauss para a Eletricidade O fluxo elétrico através de uma superfície gaussiana é proporcional a soma das cargas elétricas em seu interior (Aula 2). EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Exemplo: Determine a intensidade do campo elétrico a uma distância r gerado por uma barra longa de comprimento l e com densidade de carga l. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Exemplo: Determine a intensidade do campo elétrico a uma distância r gerado por uma barra longa de comprimento l e com densidade de carga l. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Lei de Gauss para o Magnetismo O fluxo magnético através de uma superfície gaussiana é nula. Comparando com Poderíamos esperar que houvesse uma carga magnética, porém a Lei de Gauss para o magnetismo nos mostra o contrário. EQUAÇÕES DE MAXWELL – AULA 9 FÍSICA TEÓRICA III Resumo da Aula Contexto das Aplicações das Equações de Maxwell Equações de Maxwell Lei de Ampère-Maxwell Lei de Faraday Lei de Gauss para a Eletricidade Lei de Gauss para o Magnetismo env 0 E 0 0 i . dt d . . I d . B m + f e m = ò dt d l d . E B f - = ò 0 A d . B = ò 0 env q A d . E e = ò env 0 i . I d . B m = ò Þ = f 0 dt d E env 0 i . I d . B m = ò env 0 E 0 0 i . dt d . . I d . B m + f e m = ò i r r R o 90 cos . dl . B I d . B ò ò = dt dE r dt d 2 E p = f 0 i . env 0 = m B . r 2 dl . B 90 cos . dl . B o p = = ò ò B r l d r r o 90 cos . dl . B I d . B ò ò = r 2 dl . B 90 cos . dl . B o p = = ò ò 0 dt dE r B . r 2 2 0 0 + p e m = p dt dE 2 r B dt dE r 2 r B 0 0 2 0 0 e m = Þ p p e m = B r l d r ò ò q = cos . dl . E l d . E ò ò = dl . E l d . E dl B r E r r r 2 . E l d . E p = ò dt dB r dt d dt ) B r ( d dt d 2 B 2 B p = f Þ p = f dt dB 2 r E dt dB r r 2 . E 2 - = Þ p - = p 0 env q A d . E e = ò E A d 0 0 l . A . E q A . E e l = = F e = = F r r 2 p l l . r 2 A p = 0 0 . l . r 2 l . E l . l . r 2 . E e p l = e l = p 0 . r 2 E e p l =
Compartilhar