equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

[  /  IFF ]  = INTERAÇÕES DE FORÇAS FUNDAMENTAIS. =

TeoriaInteraçãomediadorMagnitude relativaComportamentoFaixa
CromodinâmicaForça nuclear forteGlúon10411/r71,4 × 10-15 m
EletrodinâmicaForça eletromagnéticaFóton10391/r2infinito
FlavordinâmicaForça nuclear fracaBósons W e Z10291/r5 até 1/r710-18 m
GeometrodinâmicaForça gravitacionalgráviton101/r2infinito

G* =  OPERADOR DE DIMENSÕES DE GRACELI.

DIMENSÕES DE GRACELI SÃO TODA FORMA DE TENSORES, ESTRUTURAS, ENERGIAS, ACOPLAMENTOS, , INTERAÇÕES E CAMPOS, DISTRIBUIÇÕES ELETRÔNICAS, E OUTROS.






tensor de tensão de Maxwell (em homenagem a James Clerk Maxwell) é um tensor simétrico de segunda ordem usado no eletromagnetismo clássico para representar a interação entre as forças eletromagnéticas e o momento mecânico. Em situações simples, como uma carga pontual movendo-se livremente em um campo magnético homogêneo, é fácil calcular as forças sobre a carga a partir da lei de força de Lorentz. Quando a situação se torna mais complicada, esse procedimento comum pode se tornar impraticável, com equações abrangendo várias linhas. Portanto, é conveniente coletar muitos desses termos no tensor de tensão de Maxwell e usar a aritmética de tensores para encontrar a resposta para o problema em questão.

Na formulação relativística do eletromagnetismo, o tensor de Maxwell aparece como uma parte do tensor eletromagnético de tensão–energia que é o componente eletromagnético do tensor de tensão–energia total. O último descreve a densidade e o fluxo de energia e momento no espaço-tempo.

Motivação

Conforme descrito abaixo, a força eletromagnética é escrita em termos de  e . Usando o cálculo vetorial e as equações de Maxwell, a simetria é procurada nos termos contendo  e , e a introdução do tensor de tensão de Maxwell simplifica o resultado.

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

Equações de Maxwell em unidades SI em vácuo
(para referência)
NomeForma diferencial
Lei de Gauss (no vácuo)
Lei de Gauss para magnetismo
Equação de Maxwell – Faraday
(Lei de indução de Faraday)
Lei dos circuitos de Ampère (no vácuo)
(com a correção de Maxwell)

  1. equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////Começando com a lei de força de Lorentz

    a força por unidade de volume é

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

  2. Em seguida,  e  podem ser substituídos pelos campos  e , usando a lei de Gauss e a lei dos circuitos de Ampère:

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

  3. A derivada do tempo pode ser reescrita para algo que pode ser interpretado fisicamente, ou seja, o vetor de Poynting. Usando a regra do produto e a lei de indução de Faraday dá

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

    e agora podemos reescrever  como

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

    então coletar termos com e  dá
  4. Um termo parece estar "faltando" da simetria em  e , o que pode ser obtido inserindo  por causa da lei de Gauss para o magnetismo:

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

    Eliminando as ondulações (que são bastante complicados de calcular), usando a identidade de cálculo vetorial
    leva a:

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

  5. Essa expressão contém todos os aspectos do eletromagnetismo e do momento e é relativamente fácil de calcular. Pode ser escrito de forma mais compacta introduzindo o tensor de tensão de Maxwell,

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

    Todos, exceto o último termo de  podem ser escritos como a divergência do tensor de tensão de Maxwell, dando:

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

    Como no teorema de Poynting, o segundo termo no lado direito da equação acima pode ser interpretado como a derivada temporal da densidade de momento do campo eletromagnético, enquanto o primeiro termo é a derivada temporal da densidade de momento para as partículas massivas. Desta forma, a equação acima será a lei de conservação do momento na eletrodinâmica clássica. onde o vetor de Poynting foi introduzido

    equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


    [  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

     G  = [DR] =            .+  

    +  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


    //////

na relação acima para a conservação do momento,  é a densidade do fluxo de momento e desempenha um papel semelhante a  no teorema de Poynting.

A derivação acima assume conhecimento completo de ambos  e  (tanto cargas livres quanto limitadas e correntes). Para o caso de materiais não lineares (como ferro magnético com uma curva BH), o tensor de tensão de Maxwell não linear deve ser usado.[1]

Equação

Na física, o tensor de tensão de Maxwell é o tensor de tensão de um campo eletromagnético. Conforme derivado acima em unidades S.I., é dado por:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

,

onde  é a constante elétrica e  é a constante magnética é o campo elétrico é o campo magnético e  é o delta de Kronecker. Na unidade cgs gaussiana, é dado por:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

,

onde  é o campo magnetizante [en].

Uma forma alternativa de expressar este tensor é:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

onde  é o produto diádico, e o último tensor é a díade unitária:

O elemento  do tensor de tensão de Maxwell tem unidades de momento por unidade de área por unidade de tempo e fornece o fluxo de momento paralelo ao -ésimo eixo cruzando uma superfície normal ao -ésimo eixo (na direção negativa) por unidade de tempo.

Essas unidades também podem ser vistas como unidades de força por unidade de área (pressão negativa), e o elemento  do tensor também pode ser interpretado como a força paralela ao -ésimo eixo sofrida por uma superfície normal ao -ésimo eixo por unidade de área. De fato, os elementos diagonais fornecem a tensão (puxando) atuando em um elemento de área diferencial normal ao eixo correspondente. Ao contrário das forças devido à pressão de um gás ideal, um elemento de área no campo eletromagnético também sente uma força em uma direção que não é normal ao elemento. Este cisalhamento é dado pelos elementos fora da diagonal do tensor de tensão.

O tensor de tensão de Maxwell é um número complexo cuja parte real é a densidade de fluxo de momento [en] de Poynting.[2]

Na magnetostática

Se o campo for apenas magnético (o que é amplamente verdadeiro em motores, por exemplo), alguns dos termos desaparecem e a equação em unidades S.I. torna-se:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

Para objetos cilíndricos, como o rotor de um motor, isso é ainda mais simplificado para:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

onde  é o cisalhamento na direção radial (para fora do cilindro) e  é o cisalhamento na direção tangencial (ao redor do cilindro). É a força tangencial que gira o motor.  é a densidade de fluxo na direção radial, e  é a densidade de fluxo na direção tangencial.

Na eletrostática

Na eletrostática, os efeitos do magnetismo não estão presentes. Neste caso, o campo magnético desaparece, ou seja, , e obtemos o tensor de tensão de Maxwell eletrostático. Ele é dado na forma de componentes por:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

e na forma simbólica por:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

onde  é o tensor de identidade apropriado geralmente .

Autovalor

Os autovalores do tensor de tensão de Maxwell são dados por:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

Esses autovalores são obtidos pela aplicação iterativa do lema dos determinantes da matriz, em conjunto com a fórmula de Sherman–Morrison [en].

Observando que a matriz de equação característica, , pode ser escrita como

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

onde

definimos

Aplicando o lema do determinante de matriz uma vez, isso nos dá

Aplicá-lo novamente produz,

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

A partir do último multiplicando no RHS, vemos imediatamente que  é um dos autovalores.

Para encontrar o inverso de  , usamos a fórmula de Sherman-Morrison:

Fatorando um termo  no determinante, resta-nos encontrar os zeros da função racional:

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

Assim, uma vez que resolvemos

equação Graceli estatística  tensorial quântica de campos 


[  /  IFF ]   G* =   /  G  /     .  /

 G  = [DR] =            .+  

+  G* =  = [          ] ω   / T] / c [    [x,t] ]  =  


//////

obtemos os outros dois autovalores.

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