¿Cómo resumirías todas las leyes del electromagnetismo?

La mayoría de la gente dirá las ecuaciones de Maxwell, pero esta no es la respuesta completa. Las ecuaciones de Maxwell solo especifican los campos. También debe especificar la respuesta de las partículas, que requiere la ley de fuerza de Lorentz y las leyes de movimiento de Newton (las versiones relativistas). En resumen, una descripción clásica, coherente y completa de todo el electromagnetismo implica estas leyes:

1. Ecuaciones de Maxwell:

1.1. Ley de Coulomb / Gauss: describe cómo las cargas eléctricas crean divergencia en el campo eléctrico.

1.2. La Ley de Monopolo No Magnético: describe cómo el campo magnético nunca diverge.

1.3. Ley de inducción de Faraday: describe cómo los campos magnéticos cambiantes crean campos eléctricos rizados

1.4. La Ley del amperaje de Maxwell: describe cómo los campos eléctricos cambiantes y las cargas eléctricas en movimiento crean campos magnéticos ondulados.

2. La ley de fuerza de Lorentz: describe cómo los campos eléctricos y magnéticos ejercen fuerzas sobre las cargas eléctricas.

3. La versión relativista de las leyes de Newton, especialmente F = gamma ma: describe cómo se mueven las cargas eléctricas en respuesta a las fuerzas que actúan sobre ellas.

De estas seis leyes se derivan todas las demás leyes clásicas, efectos y ecuaciones de electromagnetismo. Si también desea describir con precisión los efectos cuánticos, debe usar las versiones cuánticas de las ecuaciones de Maxwell (QED).

El primer día de la conferencia de posgrado en E&M (Física 531), mi profesor escribió cuatro ecuaciones. Los habíamos visto en la universidad, pero esta vez el plan era quitarse los guantes de niño y realmente cubrirlos. Eran un conjunto de ecuaciones vectoriales conocidas como ecuaciones de Maxwell. El profesor los anotó como * lo primero * en la clase el primer día, y dijo algo como: “Bueno, aquí está. Toda la electrodinámica clásica. Una vez que entiendes estas cuatro ecuaciones, lo sabes todo”.

Por supuesto, es una broma, ya que las implicaciones son de largo alcance y la matemática de fondo necesaria para usarlas es notable. Pero hay verdad en la idea de que las ecuaciones de Maxwell realmente cubren la electrodinámica clásica.

Esta fue la segunda clase más difícil que tomé en física. (¿La primera más difícil? – Física 550, Métodos matemáticos para la física teórica: era necesaria para comprender las ecuaciones de Maxwell).

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