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Maxwellian stresses and electromagnetic forces that arise from them in vacuum and media.
Author(s) -
Irving Flores,
Jennifer Laureano Ramírez,
J. A. E. Roa-Neri
Publication year - 2021
Publication title -
revista mexicana de física e
Language(s) - Spanish
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.178
H-Index - 10
eISSN - 2683-2216
pISSN - 1870-3542
DOI - 10.31349/revmexfise.18.3
Subject(s) - physics , faraday cage , magnetic field , condensed matter physics , dielectric permittivity , solenoid , slab , permittivity , classical mechanics , dielectric , quantum mechanics , geophysics
Faraday and Maxwell conceived the electrostatic and magnetostatic fields as lines of force filling the space around charges and currents , with or without matter. They also established that there are tensions along the lines of force, and compressions around these lines. These ideas are formalized with a stress tensor, whose divergence is a force density. We follow these ideas to show the origin of the electric forces that arise in the case of a dielectric slab partially introduced into a parallel-plate capacitor, and the origin of the magnetic forces that arise in the case of a magnetizable bar partially introduced into a solenoid. We find that these forces have their origin in the abrupt change in permittivity and permeability which produce a difference of pressures at interfaces. This approach permits us to analyze the similarities and differences between both cases. Advanced undergraduate and graduate students can get interesting insights into the electromagnetic forces exerted by electrostatic and magnetostatic fields in vacuum and matter.  Faraday y Maxwell concibieron los campos electrostaticos y magnetostaticos como lineas de fuerza llenando el espacio alrededor de cargas y corriente, con o sin materia. Ellos establecieron que hay tensiones a lo largo de las lineas de fuerza, y compresiones alrededor de estas lineas. Estas ideas se formalizan con el tensor de esfuerzos, cuya divergencia es una densidad de fuerza. Nosotros seguimos estas ideas para mostrar el origen de las fuerzas electricas que surgen cuando una barra de dielectrico se introduce parcialmente en un condensador de placas paralelas, y el origen de las fuerzas magneticas que surgen en el caso de una barra magnetizable parcialmente introducida en un solenoide. Encontramos que estas fuerzas tienen su origen en el cambio abrupto en la permitividad y permeabilidad que produce una diferencia de presiones en la interface. Este enfoque  nos permite analizar las similitudes y diferencias entre ambos casos. Los estudiantes no graduados y graduados pueden adquirir una percepcion interesante  sobre las fuerzas electromagneticas ejercidas por campos electrostaticos y magnetostaticos en el vacio y en la materia

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