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f916c067
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f916c067
authored
Dec 20, 2025
by
Claude Meny
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...-vacuum/10.maxwell-equations/20.overview/cheatsheet.es.md
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12.temporary_ins/90.electromagnetism-in-vacuum/10.maxwell-equations/20.overview/cheatsheet.es.md
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f916c067
...
...
@@ -297,6 +297,7 @@ _(saber redemostrar)_
**$`
\mathbf{\displaystyle\;
\,\o
int_{
\,\G
amma
\l
eftrightarrow S}
\o
verrightarrow{B}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}}
`$
$`
\;\m
athbf{
\d
isplaystyle=
\m
u_0
\i
int_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\m
u_0
\e
psilon_0
\d
frac{d}{dt}
\i
int_S
\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS}}
`$**
<br>
------------
...
...
@@ -311,8 +312,12 @@ que **variables, $`\overrightarrow{E}`$ y $`\overrightarrow{B}`$ no pueden exist
* El término *$`
\d
frac{
\p
artial
\o
verrightarrow{B}}{
\p
artial t}
\n
e 0
`$ implica $`
\o
verrightarrow{E}
\n
e
\o
verrightarrow{0}
`$*
* El término *$`
\d
frac{
\p
artial
\o
verrightarrow{E}}{
\p
artial t}
\n
e 0
`$ implica $`
\o
verrightarrow{B}
\n
e
\o
verrightarrow{0}
`$*
<br>
---
<br>
#### ¿Qué dicen las ecuaciones de Maxwell sobre la conservación de la carga?
##### Ley de conservación de la carga eléctrica
...
...
@@ -326,7 +331,6 @@ y **no pueden ni surgir de la nada, ni desaparecer**.
! *En todo volumen del espacio y durante un intervalo de tiempo dado, la carga eléctrica*
! *que entra en este volumen menos la carga eléctrica*
! *que sale del mismo es igual a la variación de la carga dentro del volumen.*
<br>
Esto se traduce en *escritura matemática* por la **expresión integral**:
<br>
...
...
@@ -347,19 +351,21 @@ $`\Longrightarrow`$ La ley de conservación también tiene una **expresión loca
<br>
**$`
\m
athbf{div
\,\o
verrightarrow{j} +
\d
frac{
\p
artial
\r
ho}{
\p
artial t}=0}
`$**
---
<br><br>

<br>
##### Estudio de las ecuaciones de Maxwell
* **Partamos** de la combinación de operadores notable, válida para todo campo vectorial $`
\o
verrightarrow{U}
`$,
que se enuncia
:
que se enuncia
*"La divergencia del rotacional de un campo vectorial siempre es nula."*
<br>
$`
\f
orall
\o
verrightarrow{X}
\b
ig(
\o
verrightarrow{r},t
\b
ig)
\;
,
`$*$`
\q
uad
\m
athbf{div
\b
ig(
\o
verrightarrow{rot}
\,\o
verrightarrow{X}
\b
ig)=0}
`$*.
<br>
Apliquémosla al campo de inducción magnética $`
\o
verrightarrow{B}
`$
:
Apliquémosla al campo de inducción magnética $`
\o
verrightarrow{B}
`$
:
<br>
**$`
\m
athbf{div
\b
ig(
\o
verrightarrow{rot}
\,\o
verrightarrow{B}
\b
ig)=0}
`$**.
...
...
@@ -369,11 +375,11 @@ permite escribir:
<br>
**$`
\m
athbf{div
\B
ig(
\m
u_0
\,\o
verrightarrow{j} +
\m
u_0
\e
psilon_0
\;\d
frac{
\p
artial
\o
verrightarrow{E}}{
\p
artial t}
\B
ig)=0}
`$**
* Al dividir los términos de la derecha y la izquierda por $`
\m
u_0
`$, la ecuación se simplifica
:
* Al dividir los términos de la derecha y la izquierda por $`
\m
u_0
`$, la ecuación se simplifica
:
<br>
$`
div
\B
ig(
\o
verrightarrow{j} +
\e
psilon_0
\;\d
frac{
\p
artial
\o
verrightarrow{E}}{
\p
artial t}
\B
ig)=0
`$
* La ecuación ya contiene $`
\o
verrightarrow{j}
`$, busco hacer aparecer $`
\
r
ho
`$.
* La ecuación ya contiene $`
\o
verrightarrow{j}
`$, busco hacer aparecer $`
\
d
ens
`$.
Para ello, busco hacer aparecer $`
div
\,\o
verrightarrow{j}
`$ para luego utilizar la ley de Maxwell-Gauss.
<br>
$`
div
\,\o
verrightarrow{j} + div
\B
ig(
\e
psilon_0
\;\d
frac{
\p
artial
\o
verrightarrow{E}}{
\p
artial t}
\B
ig)=0
`$
...
...
@@ -391,20 +397,20 @@ Obtenemos:
<br>
**$`
\m
athbf{div
\,\o
verrightarrow{j} +
\e
psilon_0
\;\d
frac{
\p
artial}{
\p
artial t}
\l
eft(div
\,\o
verrightarrow{E}
\r
ight)=0}
`$**
* Usando la *ley de Maxwell-Gauss $`
div
\,\o
verrightarrow{E}=
\d
frac{
\
r
ho}{
\e
psilon_0}
`$*
* Usando la *ley de Maxwell-Gauss $`
div
\,\o
verrightarrow{E}=
\d
frac{
\
d
ens}{
\e
psilon_0}
`$*
obtenemos la **ecuación de conservación local de la carga** eléctrica en régimen variable (por lo tanto siempre verificada):
<br>
**$`
\m
athbf{div
\,\o
verrightarrow{j} +
\d
frac{
\p
artial
\
r
ho}{
\p
artial t}=0}
`$**
**$`
\m
athbf{div
\,\o
verrightarrow{j} +
\d
frac{
\p
artial
\
d
ens}{
\p
artial t}=0}
`$**
! *Las ecuaciones de Maxwell contienen e implican la conservación de la carga eléctrica.*
---
<br>
* Podemos *integrar esta igualdad local* sobre un volumen $`
\t
au
`$ cualquiera:
<br>
$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au}
\B
ig(div
\,\o
verrightarrow{j} +
\d
frac{
\p
artial
\
r
ho}{
\p
artial t}
\B
ig)
\,
d
\t
au=0
`$
$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au}
\B
ig(div
\,\o
verrightarrow{j} +
\d
frac{
\p
artial
\
d
ens}{
\p
artial t}
\B
ig)
\,
d
\t
au=0
`$
<br>
*$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au} div
\,\o
verrightarrow{j}
\,
d
\t
au+
\i
iint_{
\t
au}
\d
frac{
\p
artial
\
r
ho}{
\p
artial t}
\,
d
\t
au=0
`$*
*$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au} div
\,\o
verrightarrow{j}
\,
d
\t
au+
\i
iint_{
\t
au}
\d
frac{
\p
artial
\
d
ens}{
\p
artial t}
\,
d
\t
au=0
`$*
* El *teorema de Ostrogradski* (= teorema *de la divergencia*) precisa que para todo campo
vectorial $`
\o
verrightarrow{U}
`$ y para todo volumen $`
\t
au
`$,
...
...
@@ -413,13 +419,13 @@ $`S`$ siendo la superficie cerrada que delimita el volumen $`\tau`$.
<br>
*Aplicado al primer término* de la igualdad, obtenemos:
<br>
**$`
\d
isplaystyle
\o
iint_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\i
iint_{
\t
au}
\d
frac{
\p
artial
\
r
ho
}{
\p
artial t}
\,
d
\t
au=0
`$**.
**$`
\d
isplaystyle
\o
iint_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\i
iint_{
\t
au}
\d
frac{
\p
artial
\
d
ens
}{
\p
artial t}
\,
d
\t
au=0
`$**.
* Al observar de nuevo que *espacio y tiempo son independientes en física clásica*, el orden de derivación o integración por una variable espacial y una variable temporal no importa:
<br>
**$`
\d
isplaystyle
\o
iint_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\d
frac{
\p
artial}{
\p
artial t}
\l
eft(
\i
iint_{
\t
au}
\
r
ho
\,
d
\t
au
\r
ight)=0
`$**.
**$`
\d
isplaystyle
\o
iint_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\d
frac{
\p
artial}{
\p
artial t}
\l
eft(
\i
iint_{
\t
au}
\
d
ens
\,
d
\t
au
\r
ight)=0
`$**.
* Al constatar que *$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au}
\
r
ho
\,
d
\t
au
`$ es la carga total $`
Q_{int}
`$*
* Al constatar que *$`
\d
isplaystyle
\i
iint_{
\t
au}
\
d
ens
\,
d
\t
au
`$ es la carga total $`
Q_{int}
`$*
contenida en el volumen $`
\t
au
`$, obtenemos la **expresión integral de la ley de conservación** de la carga:
<br>
**$`
\m
athbf{
\d
isplaystyle
\o
iint_S
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{dS} +
\d
frac{dQ_{int}}{dt}=0}
`$**.
...
...
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