BIA - IFPI Campus São Raimundo Nonato Licenciatura Licenciatura em Física - São Raimundo Nonato
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Formulação das equações de Maxwell: da forma integral à covariante
Autor: Alves, Anderson Paes Landim
Orientador(a): Lima, Francisco Nogueira
metadata.dc.contributor.referee1: Lima, Francisco Nogueira
metadata.dc.contributor.referee2: Ribeiro, Antonio Sousa
metadata.dc.contributor.referee3: Costa, Valdemi Nunes
Resumo: As equações de Maxwell fazem parte, em conjunto, da base fundamental do que chamamos de eletromagnetismo clássico, tratando-se de equações diferenciais parciais capazes de descrever, direta ou indiretamente, através da aplicação de teoremmas matemáticos apropriados e manipulações algébricas, a totalidade dos fenômenos de natureza eletromagnética, com contribuições para óptica clássica, além de consequências diretas no campo das aplicações tecnológicas. O que denominamos força de Lorentz também se insere nesse contexto de bases fundamentais da teoria eletromagnética, que é um ramo da física ativo nas mais diversas áreas de pesquisa teóricas, experimentais e/ou aplicadas. Neste trabalho mostramos as formulações integral, diferencial e covariante para as equações de Maxwell. Existem algumas representações matemáticas das equações de Maxwell que, em essência, descrevem os mesmos fenômenos físicos, muito embora determinada formulação mostre-se mais adequada, a depender dos fenômenos físicos investigados, etc. A formulação covariante (em termos de tensores covariantes de campo) destas equações é bastante útil em teoria de campos e, em particular, no estudo da relatividade restrita. As formas integral e diferencial são abordadas mais comumente nos currículos de graduação em física, em nível de licenciatura. Neste trabalho, além das duas formulações mais comuns, mostraremos através das deduções matemáticas que se fizerem necessárias, as equações de Maxwell escritas em sua forma mais compacta, covariante, em termos de um quadritensor que claramente unifica os campos elétrico e magnético em um único ente físico/matemático, o campo eletromagnético. Com a formulação covariante, visamos ampliar a formação de um aluno iniciante em um curso de eletromagnetismo introdutório, inserindo bases físicas fundamentais que, de certo, encontrarão forte relevância para vida acadêmica desse, tanto para os que seguirão para Pós-Graduação nas áreas acima apontadas, quanto para qualquer estudante de Física em nível de graduação e/ou pós-graduação, independente da área específica eventualmente escolhida
Abstract: Maxwell’s equations are part, together, of the fundamental basis of what we call classical electromagnetism, being partial differential equations capable of describing, directly or indirectly, through the application of appropriate mathematical theorems and algebraic manipulations, the totality of phenomena of an electromagnetic nature, with contributions to the electromagnetic phenomena, with contributions to classical optics, besides direct consequences in the field of technological applications. What we call Lorentz force is also in this context of fundamental bases of electromagnetic theory, which is a branch of physics active in various areas of theoretical, experimental and/or applied research. In this paper we show the integral, differential and covariant formulations for Maxwell’s equations. There are some mathematical representations of Maxwell’s equations that, in essence, describe the same physical phenomena, although particular formulation proves to be more appropriate, depending on the physical phenomena investigated, etc. The covariant formulation (in terms of covariant field tensors) of these equations is very useful in field theory and, in particular, in the study of special relativity.Integral and differential forms are commonly used in undergraduate physics curricula. In this paper, in addition the two most common formulations, we will show, through the mathematical deductions that Maxwell’s equations written in their most compact form, covariant, in terms of a quadratensor that clearly unifies the electric and magnetic fields into a single physical/mathematical entity, the electromagnetic field. With the covariant formulation, we aim to extend the training of a beginning student in an introductory electromagnetism course, inserting fundamental physical bases that, for sure, will find strong relevance for their academic life, as much for those who will go on to graduate studies in the areas mentioned above, as for any physics student at the undergraduate and/or graduate level, regardless of the specific area eventually chosen
Palavras-chave: equações de Maxwell
teorema de Gaus
teorema de Stokes
covariant form
tensor
Cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus São Raimundo Nonato
Citação: ALVES, Anderson Paes Landim. Formulação das equações de Maxwell: da forma integral à covariante. Orientador: Francisco Nogueira Lima. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) - Instituto Federal do Piauí, Campus São Raimundo Nonato, São Raimundo Nonato, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/1769
Data do documento: 2022
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