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Algunos Teoremas, Principios y Conceptos
Prof. A. Zozaya, Dr.
1Laboratorio de Electromagnetismo Aplicado (LABEMA)
Departmento de Electrónica y Comunicaciones
Universidad de Carabobo
Valencia, dic/2009
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 1 / 32
Contenido
Introducción
Teorema de la Unicidad
Concepto de Dualidad
Fuentes duales
Funciones potenciales duales
Cantidades duales
Teoría de imágenes
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de volumen)
Teorema de la Inducción
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 2 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
Problema exterior
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
 Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
Las fuentes del campo se
localizan en V 0
Problema exterior
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
 Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
 Las fuentes del campo se
localizan en V 0
Ejemplo de problema
interior
Problema exterior
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
 Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
 Las fuentes del campo se
localizan en V 0
 Ejemplo de problema
interior
Problema exterior
Se desea conocer los
campos en el exterior de
cierta región –V 00
–
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
 Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
 Las fuentes del campo se
localizan en V 0
 Ejemplo de problema
interior
Problema exterior
 Se desea conocer los
campos en el exterior de
cierta región –V 00
–
Las fuentes del campo se
localizan fuera de V 00
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Introducción
Tipos de problemas electromagnéticos
Problema interior
 Se desea conocer los
campos en el interior de
cierta región –V 0
–
 Las fuentes del campo se
localizan en V 0
 Ejemplo de problema
interior
Problema exterior
 Se desea conocer los
campos en el exterior de
cierta región –V 00
–
 Las fuentes del campo se
localizan fuera de V 00
Ejemplo de problema
exterior
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
Dado un problema, interior o exterior.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
 Dado un problema, interior o exterior.
Problema interior S4 + S1;2;3 ” S0
.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
 Dado un problema, interior o exterior.
 Problema interior S4 + S1;2;3 ” S0
.
Problema exterior S1;2;3 ” S00
y S4 2 1
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
La solución debe
satisfacer las ecuaciones
–en V 0
o en V 00
–:
r ˆ E = ` |!—H (1)
r ˆ H = |!E + Ji
(2)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
La solución debe
satisfacer las ecuaciones
–en V 0
o en V 00
–:
r ˆ E = ` |!—H (1)
r ˆ H = |!E + Ji
(2)
Para medios absorbentes o regenerativos, la solución
será única:
 si se especifica el valor de la componente tangencial de E (Efi )
sobre la superficie S (S0
o S00
), o
si especifica la componente tangencial de H (Hfi ) sobre S, o
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
La solución debe
satisfacer las ecuaciones
–en V 0
o en V 00
–:
r ˆ E = ` |!—H (1)
r ˆ H = |!E + Ji
(2)
Para medios absorbentes o regenerativos, la solución
será única:
 si se especifica el valor de la componente tangencial de E (Efi )
sobre la superficie S (S0
o S00
), o
 si especifica la componente tangencial de H (Hfi ) sobre S, o
si se especifica Efi sobre una parte de S y Hfi sobre el resto.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
Postúlense dos
soluciones distintas de
las Ecs. (1) y (2):
E1; H1 y E2; H2.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
Postúlense dos
soluciones distintas de
las Ecs. (1) y (2):
E1; H1 y E2; H2.
Llámense
e y h las diferencias E1 ` E2 y H1 ` H2, respectivamente
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
Postúlense dos
soluciones distintas de
las Ecs. (1) y (2):
E1; H1 y E2; H2.
Llámense
e y h las diferencias E1 ` E2 y H1 ` H2, respectivamente
Este campo diferencia es un campo libre de fuentes en
la región de estudio y satisface las ecuaciones:
`r ˆ e = |!—h (3)
r ˆ h = |!e (4)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
El campo diferencia satisface la ecuación
de balance energético:
1
2

I
S
e ˆ h˜
´ ds = `
!
2
Z
V
(00
e2
+ —00
h2
) d (5)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 7 / 32
Teorema de la Unicidad
Teorema de la Unicidad
El campo diferencia satisface la ecuación
de balance energético:
1
2

I
S
e ˆ h˜
´ ds = `
!
2
Z
V
(00
e2
+ —00
h2
) d (5)
Comprobación
 En virtud de uno cualquiera de los tres casos enunciados se
comprueba que 1=2
H
S
e ˆ h˜
´ ds = 0, resultando
Z
V
(00
e2
+ —00
h2
) d = 0 (6)
La Ec. (6) para 00
; —00
6= 0, o para 00
6= 0 y —00
= 0, o para —00
6= 0 y
00
= 0, siendo el medio absorbente (00
; —00
 0) o regenerativo
(00
; —00
 0), implica que e = h = 0 en todos los puntos de la región
de interés, y por tanto existe una solución única.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 7 / 32
Concepto de Dualidad Fuentes duales
Concepto de Dualidad
Fuentes duales
Mundo físico actual
`r ˆ E = |!—H r ´ (E) =  e
r ˆ H = |!E + Ji
r ´ (—H) = 0
Fuentes actuales, cargas y corrientes eléctricas relacionadas entre si
mediante la ecuación
r ´ J = `|! e
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 8 / 32
Concepto de Dualidad Fuentes duales
Concepto de Dualidad
Fuentes duales
Mundo físico actual
`r ˆ E = |!—H r ´ (E) =  e
r ˆ H = |!E + Ji
r ´ (—H) = 0
Fuentes actuales, cargas y corrientes eléctricas relacionadas entre si
mediante la ecuación
r ´ J = `|! e
Mundo dual
`r ˆ E = |!—H + Mi
r ´ (E) = 0
r ˆ H = |!E r ´ (—H) =  m
Fuentes duales, cargas y corrientes magnéticas relacionadas entre si
mediante la ecuación
r ´ M = `|! m
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 8 / 32
Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales
Concepto de Dualidad
Funciones potenciales duales
En nuestro mundo físico
E = `|!
»
1
»2
r(r ´ A) + A
–
y H =
1
—
r ˆ A
donde
A =
—
4ı
Z
V 0
Ji
(r0
)
e`|»R
R
d 0
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 9 / 32
Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales
Concepto de Dualidad
Funciones potenciales duales
En nuestro mundo físico
E = `|!
»
1
»2
r(r ´ A) + A
–
y H =
1
—
r ˆ A
donde
A =
—
4ı
Z
V 0
Ji
(r0
)
e`|»R
R
d 0
En el mundo dual que se postula
H = `|!
»
1
»2
r(r ´ F) + F
–
y E = `
1

r ˆ F
donde
F =

4ı
Z
V 0
Mi
(r0
)
e`|»R
R
d 0
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 9 / 32
Concepto de Dualidad Cantidades duales
Concepto de Dualidad
Cantidades duales
Fuentes eléctricas
J = 0, M 6= 0
E
H
J
A

—
»
”
1=”
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 10 / 32
Concepto de Dualidad Cantidades duales
Concepto de Dualidad
Cantidades duales
Fuentes eléctricas
J = 0, M 6= 0
E
H
J
A

—
»
”
1=”
Fuentes magnéticas
J = 0, M 6= 0
H
`E
M
F
—

»
1=”
”
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 10 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Problemas con valores en la frontera
La solución del campo depende del
conocimiento de éste en los límites de la
región de interés
a
Se asume como fuente la corriente –J o M–
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Problemas con valores en la frontera
 La solución del campo depende del
conocimiento de éste en los límites de la
región de interés
Un elemento fuente (o fuente elemental)a
,
junto a su «imagen»(?), irradiando en el
espacio libre, producen un campo E, cuya
componente tangencial al plano que biseca la
linea que une ambas fuentes es nula
a
Se asume como fuente la corriente –J o M–
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Problemas con valores en la frontera
 La solución del campo depende del
conocimiento de éste en los límites de la
región de interés
 Un elemento fuente (o fuente elemental)a
,
junto a su «imagen»(?), irradiando en el
espacio libre, producen un campo E, cuya
componente tangencial al plano que biseca la
linea que une ambas fuentes es nula
a
Se asume como fuente la corriente –J o M–
De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con
el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes
elementales radiando frente a un plano conductor eléctrico perfecto
(PEC).
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Problemas con valores en la frontera
 La solución del campo depende del
conocimiento de éste en los límites de la
región de interés
 Un elemento fuente (o fuente elemental)a
,
junto a su «imagen»(?), irradiando en el
espacio libre, producen un campo E, cuya
componente tangencial al plano que biseca la
linea que une ambas fuentes es nula
a
Se asume como fuente la corriente –J o M–
 De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con
el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes
elementales radiando frente a un plano conductor eléctrico perfecto
(PEC).
Ésta es la Teoría de Imágenes, según la cual, estos dos problemas
son equivalentes
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Generalización al mundo dual
Las ideas anteriores se extienden
naturalmente al mundo dual, en el que se
asume la existencia de un conductor
magnético perfecto, o PMC, caracterizado
por un ffm ! 1
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 12 / 32
Teoría de imágenes
Teoría de Imágenes
Generalización al mundo dual
Las ideas anteriores se extienden
naturalmente al mundo dual, en el que se
asume la existencia de un conductor
magnético perfecto, o PMC, caracterizado
por un ffm ! 1
 Un elemento fuente, junto a su «imagen», irradiando en el espacio
libre, producen un campo H, cuya componente tangencial al plano
que biseca la linea que une ambas fuentes es nula.
De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con
el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes
elementales radiando frente a un plano PMC.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 12 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Intento de enunciado
La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia
cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Intento de enunciado
 La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia
cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación
Circuitalmente [Balanis] en una red lineal, las posiciones de una
fuente ideal de voltaje y una amperímetro ideal, se pueden
intercambiar sin que se vean afectadas sus lecturas.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Intento de enunciado
 La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia
cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación
 Circuitalmente [Balanis] en una red lineal, las posiciones de una
fuente ideal de voltaje y una amperímetro ideal, se pueden
intercambiar sin que se vean afectadas sus lecturas.
Definitivamente, este teorema relaciona la respuesta a en las fuentes
b, con la respuesta b en las fuentes a, una manera anglosajona de
parafrasear en castellano a Harrington.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
Dados los conjuntos de fuentes Ja
, Ma
y Jb
, Mb
, a la misma
frecuencia, los cuales actúan, simultáneamente o por separado, en
un mismo medio lineal.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 14 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
 Dados los conjuntos de fuentes Ja
, Ma
y Jb
, Mb
, a la misma
frecuencia, los cuales actúan, simultáneamente o por separado, en
un mismo medio lineal.
Tales fuentes producen, respectivamente, los campos Ea
, Ha
y Eb
,
Hb
, los cuales se someten individualmente al siguiente conjunto de
ecuaciones
r ˆ Ha
= |!Ea
+ Ja
`r ˆ Ea
= |!—Ha
+ Ma
r ˆ Hb
= |!Eb
+ Jb
`r ˆ Eb
= |!—Hb
+ Mb
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 14 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb
, y
la última por Ha
, y sumando los resultados
Eb
´ r ˆ Ha
` Ha
´ r ˆ Eb
=
|!Eb
´ Ea
+ Eb
´ Ja
+ |!—Ha
´ Hb
+ Ha
´ Mb
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
 Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb
, y
la última por Ha
, y sumando los resultados
Eb
´ r ˆ Ha
` Ha
´ r ˆ Eb
=
|!Eb
´ Ea
+ Eb
´ Ja
+ |!—Ha
´ Hb
+ Ha
´ Mb
La multiplicación escalar de la segunda de tales la ecuaciones por
Hb
, y la tercera por Ea
y la suma de los resultados, equivale a
intercambiar en el resultado previo las aes por las bes:
Ea
´ r ˆ Hb
` Hb
´ r ˆ Ea
=
|!Ea
´ Eb
+ Ea
´ Jb
+ |!—Hb
´ Ha
+ Hb
´ Ma
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
 Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb
, y
la última por Ha
, y sumando los resultados
Eb
´ r ˆ Ha
` Ha
´ r ˆ Eb
=
|!Eb
´ Ea
+ Eb
´ Ja
+ |!—Ha
´ Hb
+ Ha
´ Mb
 La multiplicación escalar de la segunda de tales la ecuaciones por
Hb
, y la tercera por Ea
y la suma de los resultados, equivale a
intercambiar en el resultado previo las aes por las bes:
Ea
´ r ˆ Hb
` Hb
´ r ˆ Ea
=
|!Ea
´ Eb
+ Ea
´ Jb
+ |!—Hb
´ Ha
+ Hb
´ Ma
Usando la identidad r ´ (A ˆ B) = B ´ r ˆ A ` A ´ r ˆ B,
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
`r ´ (Eb
ˆ Ha
) = |!Eb
´ Ea
+ Eb
´ Ja
+ |!—Ha
´ Hb
+ Ha
´ Mb
`r ´ (Hb
ˆ Ea
) = |!Ea
´ Eb
+ Ea
´ Jb
+ |!—Hb
´ Ha
+ Hb
´ Ma
Restando la primera de estas ecuaciones a la segunda, se obtiene:
r ´ (Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) = Ea
´ Jb
` Eb
´ Ja
+ Hb
´ Ma
` Ha
´ Mb
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 16 / 32
Teorema de la Reciprocidad
Teorema de la Reciprocidad
Formalmente
`r ´ (Eb
ˆ Ha
) = |!Eb
´ Ea
+ Eb
´ Ja
+ |!—Ha
´ Hb
+ Ha
´ Mb
`r ´ (Hb
ˆ Ea
) = |!Ea
´ Eb
+ Ea
´ Jb
+ |!—Hb
´ Ha
+ Hb
´ Ma
Restando la primera de estas ecuaciones a la segunda, se obtiene:
r ´ (Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) = Ea
´ Jb
` Eb
´ Ja
+ Hb
´ Ma
` Ha
´ Mb
Al integrar para un volumen dado y aplicar el Teorema
de la Divergencia
I
S(V )
(Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) ´ ds =
Z
V
(Ea
´ Jb
` Eb
´ Ja
+ Hb
´ Ma
` Ha
´ Mb
) d (7)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 16 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos
conceptos importantes
Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz
cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H
S(V )
(Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) ´ ds = 0
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos
conceptos importantes
Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz
cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H
S(V )
(Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) ´ ds = 0
Al concepto de Reacción
cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran
de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d =
R
V
(Eb
´ Ja
` Hb
´ Ma
) d
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos
conceptos importantes
Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz
cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H
S(V )
(Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) ´ ds = 0
Al concepto de Reacción
cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran
de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d =
R
V
(Eb
´ Ja
` Hb
´ Ma
) d
que para el caso de fuentes eléctricas solamente, se reduce a:
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos
conceptos importantes
Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz
cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H
S(V )
(Eb
ˆ Ha
` Hb
ˆ Ea
) ´ ds = 0
Al concepto de Reacción
cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran
de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d =
R
V
(Eb
´ Ja
` Hb
´ Ma
) d
que para el caso de fuentes eléctricas solamente, se reduce a:
R
V
Ea
´ Jb
d =
R
V
Eb
´ Ja
d
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
La integral
 a; b =
Z
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
 La integral
 a; b =
Z
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d
que para el caso de fuentes eléctricas solamente se reduce a:
Z
V
Ea
´ Jb
d =
Z
V
Eb
´ Ja
d
se lee como la reacción de los campos a «sobre» o «en» las
fuentes b.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
Teorema de la Reciprocidad
Concepto de Reacción
 La integral
 a; b =
Z
V
(Ea
´ Jb
` Ha
´ Mb
) d
 que para el caso de fuentes eléctricas solamente se reduce a:
Z
V
Ea
´ Jb
d =
Z
V
Eb
´ Ja
d
se lee como la reacción de los campos a «sobre» o «en» las
fuentes b.
Ciertamente
 a; b = b; a 
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
¿K? ¿x? ¿y?
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 19 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie)
Principio de Equivalencia (de superficie)
En una región R dada, los campos E y H
quedan únicamente determinados: por sus
fuentes Ji
y Mi
en R, y/o por las com-
ponentes tangenciales de E, o de H, o de
ambas, sobre la superficie que encierra a R
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie)
Principio de Equivalencia (de superficie)
En una región R dada, los campos E y H
quedan únicamente determinados: por sus
fuentes Ji
y Mi
en R, y/o por las com-
ponentes tangenciales de E, o de H, o de
ambas, sobre la superficie que encierra a R
Siendo R de extensión 1
al dividir R en dos subdominios –V1 y V2–, separados por S, tal que
las fuentes originales del campo queden confinadas en uno de tales
subdominios, dígase en V1,
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie)
Principio de Equivalencia (de superficie)
En una región R dada, los campos E y H
quedan únicamente determinados: por sus
fuentes Ji
y Mi
en R, y/o por las com-
ponentes tangenciales de E, o de H, o de
ambas, sobre la superficie que encierra a R
Siendo R de extensión 1
 al dividir R en dos subdominios –V1 y V2–, separados por S, tal que
las fuentes originales del campo queden confinadas en uno de tales
subdominios, dígase en V1,
postulando un campo cualquiera dentro de V1, díganse E1 y H1, el
campo en V2 se puede determinar si se especifican «valores
apropiados» de las componentes tangenciales de los campos sobre
S.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie)
Principio de Equivalencia (de superficie)
Ello implica crear un problema nuevo, equiv-
alente al original, en V2, en el que unas
fuentes «equivalentes», distribuidas sobre S
(imaginaria), y suspendidas en el medio ma-
terial original, irradiando, engendran el cam-
po E, H en V2 y E1, H1 en V1
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 21 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie)
Principio de Equivalencia (de superficie)
Ello implica crear un problema nuevo, equiv-
alente al original, en V2, en el que unas
fuentes «equivalentes», distribuidas sobre S
(imaginaria), y suspendidas en el medio ma-
terial original, irradiando, engendran el cam-
po E, H en V2 y E1, H1 en V1
Estructura de las fuentes
tales fuentes han de tener la forma: Js = an ˆ (H ` H1) y
Ms = `an ˆ (E ` E1), donde an es el vector unitario perpendicular a
S en dirección de V1 a V2.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 21 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
A los fines de determinar el campo en V2, es
irrelevante cual campo, E1, H1, se postule
en el interior V1
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
A los fines de determinar el campo en V2, es
irrelevante cual campo, E1, H1, se postule
en el interior V1
Equivalencia de LOVE
éste bien puede asumirse nulo (Equivalencia de Love)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
A los fines de determinar el campo en V2, es
irrelevante cual campo, E1, H1, se postule
en el interior V1
Equivalencia de LOVE
 éste bien puede asumirse nulo (Equivalencia de Love)
en tal caso, las tales fuentes han de tener la forma: Js = an ˆ H y
Ms = `an ˆ E,
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
La postulación de un campo nulo en el inte-
rior de V1 no se ve afectada si, además,
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
La postulación de un campo nulo en el inte-
rior de V1 no se ve afectada si, además, se
introduce artificialmente en V1 un material
distinto del original
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
La postulación de un campo nulo en el inte-
rior de V1 no se ve afectada si, además, se
introduce artificialmente en V1 un material
distinto del original
Surgen dos posibilidades muy interesantes:
llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
La postulación de un campo nulo en el inte-
rior de V1 no se ve afectada si, además, se
introduce artificialmente en V1 un material
distinto del original
Surgen dos posibilidades muy interesantes:
 llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC)
llenar V1 con un conductor magnético perfecto (PMC)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Equivalencia de Love
La postulación de un campo nulo en el inte-
rior de V1 no se ve afectada si, además, se
introduce artificialmente en V1 un material
distinto del original
Surgen dos posibilidades muy interesantes:
 llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC)
 llenar V1 con un conductor magnético perfecto (PMC)
en cualquier caso, las fuentes equivalentes iniciales ya no irradiarían
en un medio ilimitado, sino en presencia del medio material
introducido en el interior de V1.
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto
las fuentes equivalentes de la forma:
Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven
afectadas por la presencia del PEC de la
siguiente manera
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto
 las fuentes equivalentes de la forma:
Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven
afectadas por la presencia del PEC de la
siguiente manera
 Js = an ˆ H es «cortocircuitada»
por el PEC (teoría de imágenes)
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto
 las fuentes equivalentes de la forma:
Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven
afectadas por la presencia del PEC de la
siguiente manera
 Js = an ˆ H es «cortocircuitada»
por el PEC (teoría de imágenes)
 Ms = `an ˆ E irradia, no en una
región ilimitada, sino en
presencia del PEC
a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love
Principio de Equivalencia (de superficie)
Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto
 las fuentes equivalentes de la forma:
Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven
afectadas por la presencia del PEC de la
siguiente manera
 Js = an ˆ H es «cortocircuitada»
por el PEC (teoría de imágenes)
 Ms = `an ˆ E irradia, no en una
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presencia del PEC

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Algunos Teoremas, Principios y Conceptos

  • 1. Algunos Teoremas, Principios y Conceptos Prof. A. Zozaya, Dr. 1Laboratorio de Electromagnetismo Aplicado (LABEMA) Departmento de Electrónica y Comunicaciones Universidad de Carabobo Valencia, dic/2009 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 1 / 32
  • 2. Contenido Introducción Teorema de la Unicidad Concepto de Dualidad Fuentes duales Funciones potenciales duales Cantidades duales Teoría de imágenes Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de volumen) Teorema de la Inducción a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 2 / 32
  • 3. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior
  • 4. Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 – Problema exterior a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 5. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 –
  • 6. Las fuentes del campo se localizan en V 0 Problema exterior a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 7. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 – Las fuentes del campo se localizan en V 0
  • 8. Ejemplo de problema interior Problema exterior a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 9. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 – Las fuentes del campo se localizan en V 0 Ejemplo de problema interior Problema exterior
  • 10. Se desea conocer los campos en el exterior de cierta región –V 00 – a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 11. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 – Las fuentes del campo se localizan en V 0 Ejemplo de problema interior Problema exterior Se desea conocer los campos en el exterior de cierta región –V 00 –
  • 12. Las fuentes del campo se localizan fuera de V 00 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 13. Introducción Tipos de problemas electromagnéticos Problema interior Se desea conocer los campos en el interior de cierta región –V 0 – Las fuentes del campo se localizan en V 0 Ejemplo de problema interior Problema exterior Se desea conocer los campos en el exterior de cierta región –V 00 – Las fuentes del campo se localizan fuera de V 00
  • 14. Ejemplo de problema exterior a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 3 / 32
  • 15. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad
  • 16. Dado un problema, interior o exterior. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
  • 17. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad Dado un problema, interior o exterior.
  • 18. Problema interior S4 + S1;2;3 ” S0 . a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
  • 19. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad Dado un problema, interior o exterior. Problema interior S4 + S1;2;3 ” S0 .
  • 20. Problema exterior S1;2;3 ” S00 y S4 2 1 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 4 / 32
  • 21. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad La solución debe satisfacer las ecuaciones –en V 0 o en V 00 –: r ˆ E = ` |!—H (1) r ˆ H = |!E + Ji (2) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
  • 22. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad La solución debe satisfacer las ecuaciones –en V 0 o en V 00 –: r ˆ E = ` |!—H (1) r ˆ H = |!E + Ji (2) Para medios absorbentes o regenerativos, la solución será única: si se especifica el valor de la componente tangencial de E (Efi ) sobre la superficie S (S0 o S00 ), o
  • 23. si especifica la componente tangencial de H (Hfi ) sobre S, o a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
  • 24. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad La solución debe satisfacer las ecuaciones –en V 0 o en V 00 –: r ˆ E = ` |!—H (1) r ˆ H = |!E + Ji (2) Para medios absorbentes o regenerativos, la solución será única: si se especifica el valor de la componente tangencial de E (Efi ) sobre la superficie S (S0 o S00 ), o si especifica la componente tangencial de H (Hfi ) sobre S, o
  • 25. si se especifica Efi sobre una parte de S y Hfi sobre el resto. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 5 / 32
  • 26. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad Postúlense dos soluciones distintas de las Ecs. (1) y (2): E1; H1 y E2; H2. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
  • 27. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad Postúlense dos soluciones distintas de las Ecs. (1) y (2): E1; H1 y E2; H2. Llámense e y h las diferencias E1 ` E2 y H1 ` H2, respectivamente a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
  • 28. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad Postúlense dos soluciones distintas de las Ecs. (1) y (2): E1; H1 y E2; H2. Llámense e y h las diferencias E1 ` E2 y H1 ` H2, respectivamente Este campo diferencia es un campo libre de fuentes en la región de estudio y satisface las ecuaciones: `r ˆ e = |!—h (3) r ˆ h = |!e (4) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 6 / 32
  • 29. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad El campo diferencia satisface la ecuación de balance energético: 1 2 I S e ˆ h˜ ´ ds = ` ! 2 Z V (00 e2 + —00 h2 ) d (5) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 7 / 32
  • 30. Teorema de la Unicidad Teorema de la Unicidad El campo diferencia satisface la ecuación de balance energético: 1 2 I S e ˆ h˜ ´ ds = ` ! 2 Z V (00 e2 + —00 h2 ) d (5) Comprobación En virtud de uno cualquiera de los tres casos enunciados se comprueba que 1=2 H S e ˆ h˜ ´ ds = 0, resultando Z V (00 e2 + —00 h2 ) d = 0 (6)
  • 31. La Ec. (6) para 00 ; —00 6= 0, o para 00 6= 0 y —00 = 0, o para —00 6= 0 y 00 = 0, siendo el medio absorbente (00 ; —00 0) o regenerativo (00 ; —00 0), implica que e = h = 0 en todos los puntos de la región de interés, y por tanto existe una solución única. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 7 / 32
  • 32. Concepto de Dualidad Fuentes duales Concepto de Dualidad Fuentes duales Mundo físico actual `r ˆ E = |!—H r ´ (E) =  e r ˆ H = |!E + Ji r ´ (—H) = 0 Fuentes actuales, cargas y corrientes eléctricas relacionadas entre si mediante la ecuación r ´ J = `|! e a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 8 / 32
  • 33. Concepto de Dualidad Fuentes duales Concepto de Dualidad Fuentes duales Mundo físico actual `r ˆ E = |!—H r ´ (E) =  e r ˆ H = |!E + Ji r ´ (—H) = 0 Fuentes actuales, cargas y corrientes eléctricas relacionadas entre si mediante la ecuación r ´ J = `|! e Mundo dual `r ˆ E = |!—H + Mi r ´ (E) = 0 r ˆ H = |!E r ´ (—H) =  m Fuentes duales, cargas y corrientes magnéticas relacionadas entre si mediante la ecuación r ´ M = `|! m a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 8 / 32
  • 34. Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales En nuestro mundo físico E = `|! » 1 »2 r(r ´ A) + A – y H = 1 — r ˆ A donde A = — 4ı Z V 0 Ji (r0 ) e`|»R R d 0 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 9 / 32
  • 35. Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales Concepto de Dualidad Funciones potenciales duales En nuestro mundo físico E = `|! » 1 »2 r(r ´ A) + A – y H = 1 — r ˆ A donde A = — 4ı Z V 0 Ji (r0 ) e`|»R R d 0 En el mundo dual que se postula H = `|! » 1 »2 r(r ´ F) + F – y E = ` 1 r ˆ F donde F = 4ı Z V 0 Mi (r0 ) e`|»R R d 0 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 9 / 32
  • 36. Concepto de Dualidad Cantidades duales Concepto de Dualidad Cantidades duales Fuentes eléctricas J = 0, M 6= 0 E H J A — » ” 1=” a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 10 / 32
  • 37. Concepto de Dualidad Cantidades duales Concepto de Dualidad Cantidades duales Fuentes eléctricas J = 0, M 6= 0 E H J A — » ” 1=” Fuentes magnéticas J = 0, M 6= 0 H `E M F — » 1=” ” a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 10 / 32
  • 38. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Problemas con valores en la frontera
  • 39. La solución del campo depende del conocimiento de éste en los límites de la región de interés a Se asume como fuente la corriente –J o M– a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
  • 40. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Problemas con valores en la frontera La solución del campo depende del conocimiento de éste en los límites de la región de interés
  • 41. Un elemento fuente (o fuente elemental)a , junto a su «imagen»(?), irradiando en el espacio libre, producen un campo E, cuya componente tangencial al plano que biseca la linea que une ambas fuentes es nula a Se asume como fuente la corriente –J o M– a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
  • 42. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Problemas con valores en la frontera La solución del campo depende del conocimiento de éste en los límites de la región de interés Un elemento fuente (o fuente elemental)a , junto a su «imagen»(?), irradiando en el espacio libre, producen un campo E, cuya componente tangencial al plano que biseca la linea que une ambas fuentes es nula a Se asume como fuente la corriente –J o M–
  • 43. De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes elementales radiando frente a un plano conductor eléctrico perfecto (PEC). a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
  • 44. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Problemas con valores en la frontera La solución del campo depende del conocimiento de éste en los límites de la región de interés Un elemento fuente (o fuente elemental)a , junto a su «imagen»(?), irradiando en el espacio libre, producen un campo E, cuya componente tangencial al plano que biseca la linea que une ambas fuentes es nula a Se asume como fuente la corriente –J o M– De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes elementales radiando frente a un plano conductor eléctrico perfecto (PEC).
  • 45. Ésta es la Teoría de Imágenes, según la cual, estos dos problemas son equivalentes a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 11 / 32
  • 46. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Generalización al mundo dual Las ideas anteriores se extienden naturalmente al mundo dual, en el que se asume la existencia de un conductor magnético perfecto, o PMC, caracterizado por un ffm ! 1 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 12 / 32
  • 47. Teoría de imágenes Teoría de Imágenes Generalización al mundo dual Las ideas anteriores se extienden naturalmente al mundo dual, en el que se asume la existencia de un conductor magnético perfecto, o PMC, caracterizado por un ffm ! 1 Un elemento fuente, junto a su «imagen», irradiando en el espacio libre, producen un campo H, cuya componente tangencial al plano que biseca la linea que une ambas fuentes es nula.
  • 48. De acuerdo al Teorema de la Unicidad, este campo coincide con el que producen en el semiespacio infinito una sola de las fuentes elementales radiando frente a un plano PMC. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 12 / 32
  • 49. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Intento de enunciado
  • 50. La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
  • 51. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Intento de enunciado La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación
  • 52. Circuitalmente [Balanis] en una red lineal, las posiciones de una fuente ideal de voltaje y una amperímetro ideal, se pueden intercambiar sin que se vean afectadas sus lecturas. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
  • 53. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Intento de enunciado La respuesta de un sistema (lineal) a una fuente dada no cambia cuando se intercambian las posiciones de la fuente y de observación Circuitalmente [Balanis] en una red lineal, las posiciones de una fuente ideal de voltaje y una amperímetro ideal, se pueden intercambiar sin que se vean afectadas sus lecturas.
  • 54. Definitivamente, este teorema relaciona la respuesta a en las fuentes b, con la respuesta b en las fuentes a, una manera anglosajona de parafrasear en castellano a Harrington. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 13 / 32
  • 55. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente
  • 56. Dados los conjuntos de fuentes Ja , Ma y Jb , Mb , a la misma frecuencia, los cuales actúan, simultáneamente o por separado, en un mismo medio lineal. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 14 / 32
  • 57. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente Dados los conjuntos de fuentes Ja , Ma y Jb , Mb , a la misma frecuencia, los cuales actúan, simultáneamente o por separado, en un mismo medio lineal.
  • 58. Tales fuentes producen, respectivamente, los campos Ea , Ha y Eb , Hb , los cuales se someten individualmente al siguiente conjunto de ecuaciones r ˆ Ha = |!Ea + Ja `r ˆ Ea = |!—Ha + Ma r ˆ Hb = |!Eb + Jb `r ˆ Eb = |!—Hb + Mb a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 14 / 32
  • 59. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente
  • 60. Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb , y la última por Ha , y sumando los resultados Eb ´ r ˆ Ha ` Ha ´ r ˆ Eb = |!Eb ´ Ea + Eb ´ Ja + |!—Ha ´ Hb + Ha ´ Mb a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
  • 61. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb , y la última por Ha , y sumando los resultados Eb ´ r ˆ Ha ` Ha ´ r ˆ Eb = |!Eb ´ Ea + Eb ´ Ja + |!—Ha ´ Hb + Ha ´ Mb
  • 62. La multiplicación escalar de la segunda de tales la ecuaciones por Hb , y la tercera por Ea y la suma de los resultados, equivale a intercambiar en el resultado previo las aes por las bes: Ea ´ r ˆ Hb ` Hb ´ r ˆ Ea = |!Ea ´ Eb + Ea ´ Jb + |!—Hb ´ Ha + Hb ´ Ma a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
  • 63. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente Multiplicando escalarmente la primera de estas ecuaciones por Eb , y la última por Ha , y sumando los resultados Eb ´ r ˆ Ha ` Ha ´ r ˆ Eb = |!Eb ´ Ea + Eb ´ Ja + |!—Ha ´ Hb + Ha ´ Mb La multiplicación escalar de la segunda de tales la ecuaciones por Hb , y la tercera por Ea y la suma de los resultados, equivale a intercambiar en el resultado previo las aes por las bes: Ea ´ r ˆ Hb ` Hb ´ r ˆ Ea = |!Ea ´ Eb + Ea ´ Jb + |!—Hb ´ Ha + Hb ´ Ma
  • 64. Usando la identidad r ´ (A ˆ B) = B ´ r ˆ A ` A ´ r ˆ B, a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 15 / 32
  • 65. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente `r ´ (Eb ˆ Ha ) = |!Eb ´ Ea + Eb ´ Ja + |!—Ha ´ Hb + Ha ´ Mb `r ´ (Hb ˆ Ea ) = |!Ea ´ Eb + Ea ´ Jb + |!—Hb ´ Ha + Hb ´ Ma Restando la primera de estas ecuaciones a la segunda, se obtiene: r ´ (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) = Ea ´ Jb ` Eb ´ Ja + Hb ´ Ma ` Ha ´ Mb a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 16 / 32
  • 66. Teorema de la Reciprocidad Teorema de la Reciprocidad Formalmente `r ´ (Eb ˆ Ha ) = |!Eb ´ Ea + Eb ´ Ja + |!—Ha ´ Hb + Ha ´ Mb `r ´ (Hb ˆ Ea ) = |!Ea ´ Eb + Ea ´ Jb + |!—Hb ´ Ha + Hb ´ Ma Restando la primera de estas ecuaciones a la segunda, se obtiene: r ´ (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) = Ea ´ Jb ` Eb ´ Ja + Hb ´ Ma ` Ha ´ Mb Al integrar para un volumen dado y aplicar el Teorema de la Divergencia I S(V ) (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) ´ ds = Z V (Ea ´ Jb ` Eb ´ Ja + Hb ´ Ma ` Ha ´ Mb ) d (7) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 16 / 32
  • 67. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos conceptos importantes Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H S(V ) (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) ´ ds = 0 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
  • 68. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos conceptos importantes Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H S(V ) (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) ´ ds = 0 Al concepto de Reacción cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d = R V (Eb ´ Ja ` Hb ´ Ma ) d a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
  • 69. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos conceptos importantes Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H S(V ) (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) ´ ds = 0 Al concepto de Reacción cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d = R V (Eb ´ Ja ` Hb ´ Ma ) d que para el caso de fuentes eléctricas solamente, se reduce a: a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
  • 70. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La Ecuación 7 encierra el concepto de reciprocidad y da lugar a dos conceptos importantes Al Teorema de Reciprocidad de Lorentz cuando se estudian los campos en una región que no contiene las fuentes:H S(V ) (Eb ˆ Ha ` Hb ˆ Ea ) ´ ds = 0 Al concepto de Reacción cuando la región se extiende hasta el infinito y las fuentes se consideran de extensión finita (los campos en el infinito son campos de radiación):R V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d = R V (Eb ´ Ja ` Hb ´ Ma ) d que para el caso de fuentes eléctricas solamente, se reduce a: R V Ea ´ Jb d = R V Eb ´ Ja d a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 17 / 32
  • 71. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción
  • 72. La integral a; b = Z V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
  • 73. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La integral a; b = Z V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d
  • 74. que para el caso de fuentes eléctricas solamente se reduce a: Z V Ea ´ Jb d = Z V Eb ´ Ja d se lee como la reacción de los campos a «sobre» o «en» las fuentes b. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
  • 75. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción La integral a; b = Z V (Ea ´ Jb ` Ha ´ Mb ) d que para el caso de fuentes eléctricas solamente se reduce a: Z V Ea ´ Jb d = Z V Eb ´ Ja d se lee como la reacción de los campos a «sobre» o «en» las fuentes b.
  • 76. Ciertamente a; b = b; a a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 18 / 32
  • 77. Teorema de la Reciprocidad Concepto de Reacción ¿K? ¿x? ¿y? a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 19 / 32
  • 78. Principio de Equivalencia (de superficie) Principio de Equivalencia (de superficie) En una región R dada, los campos E y H quedan únicamente determinados: por sus fuentes Ji y Mi en R, y/o por las com- ponentes tangenciales de E, o de H, o de ambas, sobre la superficie que encierra a R a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
  • 79. Principio de Equivalencia (de superficie) Principio de Equivalencia (de superficie) En una región R dada, los campos E y H quedan únicamente determinados: por sus fuentes Ji y Mi en R, y/o por las com- ponentes tangenciales de E, o de H, o de ambas, sobre la superficie que encierra a R Siendo R de extensión 1
  • 80. al dividir R en dos subdominios –V1 y V2–, separados por S, tal que las fuentes originales del campo queden confinadas en uno de tales subdominios, dígase en V1, a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
  • 81. Principio de Equivalencia (de superficie) Principio de Equivalencia (de superficie) En una región R dada, los campos E y H quedan únicamente determinados: por sus fuentes Ji y Mi en R, y/o por las com- ponentes tangenciales de E, o de H, o de ambas, sobre la superficie que encierra a R Siendo R de extensión 1 al dividir R en dos subdominios –V1 y V2–, separados por S, tal que las fuentes originales del campo queden confinadas en uno de tales subdominios, dígase en V1,
  • 82. postulando un campo cualquiera dentro de V1, díganse E1 y H1, el campo en V2 se puede determinar si se especifican «valores apropiados» de las componentes tangenciales de los campos sobre S. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 20 / 32
  • 83. Principio de Equivalencia (de superficie) Principio de Equivalencia (de superficie) Ello implica crear un problema nuevo, equiv- alente al original, en V2, en el que unas fuentes «equivalentes», distribuidas sobre S (imaginaria), y suspendidas en el medio ma- terial original, irradiando, engendran el cam- po E, H en V2 y E1, H1 en V1 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 21 / 32
  • 84. Principio de Equivalencia (de superficie) Principio de Equivalencia (de superficie) Ello implica crear un problema nuevo, equiv- alente al original, en V2, en el que unas fuentes «equivalentes», distribuidas sobre S (imaginaria), y suspendidas en el medio ma- terial original, irradiando, engendran el cam- po E, H en V2 y E1, H1 en V1 Estructura de las fuentes
  • 85. tales fuentes han de tener la forma: Js = an ˆ (H ` H1) y Ms = `an ˆ (E ` E1), donde an es el vector unitario perpendicular a S en dirección de V1 a V2. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 21 / 32
  • 86. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love A los fines de determinar el campo en V2, es irrelevante cual campo, E1, H1, se postule en el interior V1 a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
  • 87. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love A los fines de determinar el campo en V2, es irrelevante cual campo, E1, H1, se postule en el interior V1 Equivalencia de LOVE
  • 88. éste bien puede asumirse nulo (Equivalencia de Love) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
  • 89. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love A los fines de determinar el campo en V2, es irrelevante cual campo, E1, H1, se postule en el interior V1 Equivalencia de LOVE éste bien puede asumirse nulo (Equivalencia de Love)
  • 90. en tal caso, las tales fuentes han de tener la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 22 / 32
  • 91. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love La postulación de un campo nulo en el inte- rior de V1 no se ve afectada si, además, a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
  • 92. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love La postulación de un campo nulo en el inte- rior de V1 no se ve afectada si, además, se introduce artificialmente en V1 un material distinto del original a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
  • 93. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love La postulación de un campo nulo en el inte- rior de V1 no se ve afectada si, además, se introduce artificialmente en V1 un material distinto del original Surgen dos posibilidades muy interesantes:
  • 94. llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
  • 95. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love La postulación de un campo nulo en el inte- rior de V1 no se ve afectada si, además, se introduce artificialmente en V1 un material distinto del original Surgen dos posibilidades muy interesantes: llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC)
  • 96. llenar V1 con un conductor magnético perfecto (PMC) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
  • 97. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love La postulación de un campo nulo en el inte- rior de V1 no se ve afectada si, además, se introduce artificialmente en V1 un material distinto del original Surgen dos posibilidades muy interesantes: llenar V1 con un conductor eléctrico perfecto (PEC) llenar V1 con un conductor magnético perfecto (PMC)
  • 98. en cualquier caso, las fuentes equivalentes iniciales ya no irradiarían en un medio ilimitado, sino en presencia del medio material introducido en el interior de V1. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 23 / 32
  • 99. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto
  • 100. las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 101. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera Js = an ˆ H es «cortocircuitada» por el PEC (teoría de imágenes) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 102. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera Js = an ˆ H es «cortocircuitada» por el PEC (teoría de imágenes) Ms = `an ˆ E irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PEC a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 103. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera Js = an ˆ H es «cortocircuitada» por el PEC (teoría de imágenes) Ms = `an ˆ E irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PEC
  • 104. grado de dificultad del problema resultante = al original a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 105. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera Js = an ˆ H es «cortocircuitada» por el PEC (teoría de imágenes) Ms = `an ˆ E irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PEC grado de dificultad del problema resultante = al original
  • 106. invocando Teoría de Imágenes + Principio de Equivalencia posible reformulación: se elimina el PEC y se le sustituye por una Mim s imagen, a una distancia infinitesimal de Ms a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 107. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor eléctrico perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PEC de la siguiente manera Js = an ˆ H es «cortocircuitada» por el PEC (teoría de imágenes) Ms = `an ˆ E irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PEC grado de dificultad del problema resultante = al original invocando Teoría de Imágenes + Principio de Equivalencia posible reformulación: se elimina el PEC y se le sustituye por una Mim s imagen, a una distancia infinitesimal de Ms
  • 108. ambas corrientes magnéticas irradiarían en el medio ilimitado original a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 24 / 32
  • 109. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto
  • 110. las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 111. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera Ms = `an ˆ E es «cortocircuitada» por el PMC (teoría de imágenes) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 112. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera Ms = `an ˆ E es «cortocircuitada» por el PMC (teoría de imágenes) Js = an ˆ H irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PMC a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 113. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera Ms = `an ˆ E es «cortocircuitada» por el PMC (teoría de imágenes) Js = an ˆ H irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PMC
  • 114. grado de dificultad del problema resultante = al original a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 115. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera Ms = `an ˆ E es «cortocircuitada» por el PMC (teoría de imágenes) Js = an ˆ H irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PMC grado de dificultad del problema resultante = al original
  • 116. invocando Teoría de Imágenes + Principio de Equivalencia posible reformulación: se elimina el PMC y se le sustituye por Jim s imagen, a una distancia infinitesimal de Js a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 117. Principio de Equivalencia (de superficie) Equivalencia de Love Principio de Equivalencia (de superficie) Caso: V1 lleno de un conductor magnético perfecto las fuentes equivalentes de la forma: Js = an ˆ H y Ms = `an ˆ E, se ven afectadas por la presencia del PMC de la siguiente manera Ms = `an ˆ E es «cortocircuitada» por el PMC (teoría de imágenes) Js = an ˆ H irradia, no en una región ilimitada, sino en presencia del PMC grado de dificultad del problema resultante = al original invocando Teoría de Imágenes + Principio de Equivalencia posible reformulación: se elimina el PMC y se le sustituye por Jim s imagen, a una distancia infinitesimal de Js
  • 118. ambas corrientes eléctricas irradian en el medio ilimitado original a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 25 / 32
  • 119. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 1
  • 120. Las fuentes impresas Ji y Mi irradian en el espacio libre (0, —0) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 26 / 32
  • 121. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 1 Las fuentes impresas Ji y Mi irradian en el espacio libre (0, —0)
  • 122. Los campos engendrados, Ei y Hi satisfacen las siguientes ecuaciones: a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 26 / 32
  • 123. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 1 Las fuentes impresas Ji y Mi irradian en el espacio libre (0, —0) Los campos engendrados, Ei y Hi satisfacen las siguientes ecuaciones: a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 26 / 32
  • 124. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 1 Las fuentes impresas Ji y Mi irradian en el espacio libre (0, —0) Los campos engendrados, Ei y Hi satisfacen las siguientes ecuaciones: r ˆ Ei = `|!—0Hi ` Mi r ˆ Hi = |!0Ei + Ji a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 26 / 32
  • 125. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 2: el problema En este escenario 1 Las partes Es y Hs de los campos no se conocen a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 27 / 32
  • 126. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 2: el problema En este escenario se intro- duce un cuerpo hecho de material distinto (, —) 1 Las partes Es y Hs de los campos no se conocen a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 27 / 32
  • 127. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 2: el problema En este escenario se intro- duce un cuerpo hecho de material distinto (, —) Los campos engendrados, E = Ei + Es y H = Hi + Hs (1 ), satisfacen las siguientes ecuaciones: 1 Las partes Es y Hs de los campos no se conocen a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 27 / 32
  • 128. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 2: el problema En este escenario se intro- duce un cuerpo hecho de material distinto (, —) Los campos engendrados, E = Ei + Es y H = Hi + Hs (1 ), satisfacen las siguientes ecuaciones: fuera del objeto: r ˆ E = `|!—0H ` Mi r ˆ H = |!0E + Ji 1 Las partes Es y Hs de los campos no se conocen a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 27 / 32
  • 129. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 2: el problema En este escenario se intro- duce un cuerpo hecho de material distinto (, —) Los campos engendrados, E = Ei + Es y H = Hi + Hs (1 ), satisfacen las siguientes ecuaciones: fuera del objeto: r ˆ E = `|!—0H ` Mi r ˆ H = |!0E + Ji dentro del objeto: r ˆ E = `|!—H r ˆ H = |!E 1 Las partes Es y Hs de los campos no se conocen a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 27 / 32
  • 130. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» El problema original es reformulado. a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 28 / 32
  • 131. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» El problema original es reformulado. Se re- tienen: el cuerpo y los campos dispersos Es y Hs , y se eliminan: las fuentes impresas Ji y Mi a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 28 / 32
  • 132. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» El problema original es reformulado. Se re- tienen: el cuerpo y los campos dispersos Es y Hs , y se eliminan: las fuentes impresas Ji y Mi El problema reformulado se obtiene al sustraer del caso 2 , el caso 1 , esto es: fuera del objeto: r ˆ Es = `|!—0Hs r ˆ Hs = |!0Es dentro del objeto: r ˆ Es = `|!(—H ` —0Hi ) r ˆ Hs = |!(E ` 0Ei ) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 28 / 32
  • 133. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» Sumando y restando los términos |!—0H y |!0E, a las ecuaciones den- tro del objeto, respectiva- mente a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 29 / 32
  • 134. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» Sumando y restando los términos |!—0H y |!0E, a las ecuaciones den- tro del objeto, respectiva- mente se obtiene: r ˆ Es = `|!—0Hs ` Mi eq r ˆ Hs = |!0Es + Ji eq donde Mi eq = |!(— ` —0)H Ji eq = |!( ` 0)E a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 29 / 32
  • 135. Principio de Equivalencia (de volumen) Principio de Equivalencia (de volumen) Caso 3: «la solución» Sumando y restando los términos |!—0H y |!0E, a las ecuaciones den- tro del objeto, respectiva- mente se obtiene: r ˆ Es = `|!—0Hs ` Mi eq r ˆ Hs = |!0Es + Ji eq donde Mi eq = |!(— ` —0)H Ji eq = |!( ` 0)E las cuales constituyen unas fuentes equivalentes distribuidas en el volumen V 0 original del objeto, pero suspendidas en el espacio libre, que, irradiando, engendran los campos Es y Hs . a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 29 / 32
  • 136. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las fuentes impresas Ji y Mi irradian los campos Ei y Hi en un medio de propiedades 1 y —1, de ex- tensión 1. tales campos (postu- lamos) se pueden resolver por integración de Ji y Mi . a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 30 / 32
  • 137. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las fuentes impresas Ji y Mi irradian los campos Ei y Hi en un medio de propiedades 1 y —1, de ex- tensión 1. tales campos (postu- lamos) se pueden resolver por integración de Ji y Mi . Las mismas fuentes, irradiando en presencia de un «obstáculo» (ma- terial de propiedades 2 y —2) producen los campos exteriores e interiores al obstáculo: E1 y H1 y E2 y H2, respectivamente a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 30 / 32
  • 138. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las fuentes impresas Ji y Mi irradian los campos Ei y Hi en un medio de propiedades 1 y —1, de ex- tensión 1. tales campos (postu- lamos) se pueden resolver por integración de Ji y Mi . Las mismas fuentes, irradiando en presencia de un «obstáculo» (ma- terial de propiedades 2 y —2) producen los campos exteriores e interiores al obstáculo: E1 y H1 y E2 y H2, respectivamente El campo E1 (H1) se compone del campo Ei (Hi ), impreso original, y del campo Es (Hs ), disperso hacia el exterior por el obstáculo a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 30 / 32
  • 139. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las fuentes impresas Ji y Mi irradian los campos Ei y Hi en un medio de propiedades 1 y —1, de ex- tensión 1. tales campos (postu- lamos) se pueden resolver por integración de Ji y Mi . Las mismas fuentes, irradiando en presencia de un «obstáculo» (ma- terial de propiedades 2 y —2) producen los campos exteriores e interiores al obstáculo: E1 y H1 y E2 y H2, respectivamente El campo E1 (H1) se compone del campo Ei (Hi ), impreso original, y del campo Es (Hs ), disperso hacia el exterior por el obstáculo El campo E2 (H2) es un campo refractado, y se compone del campo Ei (Hi ), y del campo Et (Ht ) disperso hacia el interior por el obstáculo a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 30 / 32
  • 140. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las fuentes impresas Ji y Mi irradian los campos Ei y Hi en un medio de propiedades 1 y —1, de ex- tensión 1. tales campos (postu- lamos) se pueden resolver por integración de Ji y Mi . Las mismas fuentes, irradiando en presencia de un «obstáculo» (ma- terial de propiedades 2 y —2) producen los campos exteriores e interiores al obstáculo: E1 y H1 y E2 y H2, respectivamente El campo E1 (H1) se compone del campo Ei (Hi ), impreso original, y del campo Es (Hs ), disperso hacia el exterior por el obstáculo El campo E2 (H2) es un campo refractado, y se compone del campo Ei (Hi ), y del campo Et (Ht ) disperso hacia el interior por el obstáculo Incógnitas: Es (Hs ) fuera del obstáculo y E2 (H2) dentro a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 30 / 32
  • 141. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción En la mayoría de los problemas de «dis- persión» tiene mayor in- terés conocer el campo Es (Hs ) fuera del ob- stáculo Se postula un proble- ma equivalente: a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 31 / 32
  • 142. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción En la mayoría de los problemas de «dis- persión» tiene mayor in- terés conocer el campo Es (Hs ) fuera del ob- stáculo Se postula un proble- ma equivalente:
  • 143. se retienen ambos medios: el exterior (1 y —1), que es motivo de nuestra atención, y el obstáculo 2 y —2), que produce la perturbación que se desea conocer a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 31 / 32
  • 144. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción En la mayoría de los problemas de «dis- persión» tiene mayor in- terés conocer el campo Es (Hs ) fuera del ob- stáculo Se postula un proble- ma equivalente:
  • 145. se retienen ambos medios: el exterior (1 y —1), que es motivo de nuestra atención, y el obstáculo 2 y —2), que produce la perturbación que se desea conocer
  • 146. se substraen las fuentes impresas Ji y Mi del problema a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 31 / 32
  • 147. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción En la mayoría de los problemas de «dis- persión» tiene mayor in- terés conocer el campo Es (Hs ) fuera del ob- stáculo Se postula un proble- ma equivalente:
  • 148. se retienen ambos medios: el exterior (1 y —1), que es motivo de nuestra atención, y el obstáculo 2 y —2), que produce la perturbación que se desea conocer
  • 149. se substraen las fuentes impresas Ji y Mi del problema
  • 150. se postula, exteriormente: la existencia de un campo de dispersión Es (Hs ), e interiormente: el campo refractado E2 (H2) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 31 / 32
  • 151. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción En la mayoría de los problemas de «dis- persión» tiene mayor in- terés conocer el campo Es (Hs ) fuera del ob- stáculo Se postula un proble- ma equivalente:
  • 152. se retienen ambos medios: el exterior (1 y —1), que es motivo de nuestra atención, y el obstáculo 2 y —2), que produce la perturbación que se desea conocer
  • 153. se substraen las fuentes impresas Ji y Mi del problema
  • 154. se postula, exteriormente: la existencia de un campo de dispersión Es (Hs ), e interiormente: el campo refractado E2 (H2)
  • 155. y sustentando estos campos, se introducen las fuentes superficiales equivalentes, las cuales irradian en presencia del obstáculo: J eq s = an ˆ (Hs ` H2) M eq s = `an ˆ (Es ` E2) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 31 / 32
  • 156. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las expresiones analíti- cas de J eq s y M eq s ad- miten una simplificación al considerar las condi- ciones de borde de los campos sobre S en efecto: a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 32 / 32
  • 157. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las expresiones analíti- cas de J eq s y M eq s ad- miten una simplificación al considerar las condi- ciones de borde de los campos sobre S en efecto: como an ˆ (E1 ` E2) = 0: an ˆ E2 = an ˆ (Ei + Es | {z } E1 ) como an ˆ (H1 ` H2) = 0: an ˆ H2 = an ˆ (Hi + Hs | {z } H1 ) a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 32 / 32
  • 158. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las expresiones analíti- cas de J eq s y M eq s ad- miten una simplificación al considerar las condi- ciones de borde de los campos sobre S en efecto: como an ˆ (E1 ` E2) = 0: an ˆ E2 = an ˆ (Ei + Es | {z } E1 ) como an ˆ (H1 ` H2) = 0: an ˆ H2 = an ˆ (Hi + Hs | {z } H1 ) al sustituir las expresiones para E2 y H2 en la ecuaciones de J eq s y M eq s anteriores ver : a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 32 / 32
  • 159. Teorema de la Inducción Teorema de la Inducción Las expresiones analíti- cas de J eq s y M eq s ad- miten una simplificación al considerar las condi- ciones de borde de los campos sobre S en efecto: como an ˆ (E1 ` E2) = 0: an ˆ E2 = an ˆ (Ei + Es | {z } E1 ) como an ˆ (H1 ` H2) = 0: an ˆ H2 = an ˆ (Hi + Hs | {z } H1 ) al sustituir las expresiones para E2 y H2 en la ecuaciones de J eq s y M eq s anteriores ver : J eq s = `an ˆ Hi M eq s = an ˆ Ei a.z. @ ‘abema (LaBeMa) Teoremas, principios y conceptos Valencia, dic/2009 32 / 32