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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.8.2003.tde-20012023-115741
Document
Author
Full name
Nelson Pinheiro Andion
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Costa, Newton Carneiro Affonso da (President)
Rodrigues, Alexandre Augusto Martins
Souza, Edelcio Gonçalves de
Title in Portuguese
Sobre uma sistematização do eletromagnetismo
Keywords in Portuguese
Eletromagnetismo.
Filosofia da ciência
Filosofia da física
Física clássica
Fundamentos das teorias científicas
Abstract in Portuguese
É apresentada uma sistematização do eletromagnetismo com base em oito axiomas enunciados informalmente. O cerne desse sistema de axiomas consiste do princípio de reciprocidade, da conservação da carga e do princípio de superposição. A equação da força de Lorentz decorre dos cinco primeiros axiomas. A lei de Faraday é postulada após mostrar-se que em alguns casos particulares ela pode ser inferida, mesmo galileanamente, dos axiomas anteriores. A bem da consistência do conjunto de equações a ser daí obtido, é postulada a corrente de deslocamento e têm-se as equações de Maxwell. A abordagem permite esclarecer aspectos obscuros da teoria eletromagnética, como a origem e a duplicidade do potencial escalar magnético e a analogia entre os vetores descritivos do campo elétrico e os do campo magnético. Além disso, ela é formulada sem apelo a um particular sistema de unidades. Ao contrário, as fórmulas incorporam cinco constantes, arbitrárias a menos de uma relação entre quatro delas e a velocidade da luz. Os sinais dessas constantes são analisados mostrando-se, a partir de considerações sobre o balanço de energia, que estão limitados por apenas duas desigualdades, podendo-se-lhes em particular atribuir a todas o sinal positivo, ainda que existam três outras alternativas fisicamente equivalentes. A escolha simultânea de um sistema de unidades mecânicas e das cinco constantes acima referidas determina um sistema de unidades eletromagnéticas. A sistematização aqui elaborada pode servir de base para uma apresentação pedagógica concisa da teoria eletromagnética, onde um pequeno conjunto de princípios básicos substitui o acervo de leis usualmente postulado
Title in English
Not available
Keywords in English
Classical physics
Electromagnetism
Foundations of scientific theories
Philosophy of physics
Philosophy of Science
Abstract in English
A systematization of electromagnetism based on eight informally stated axioms is developed. The kernel of this system of axioms consists of the reciprocity principle, the conservation of electric charge and the superposition principle. Lorentz force equation arises as a consequence of the first five axioms. Faraday's law of induction is postulated after being itself inferred from the previous axioms in the case of some particular electromagnetic systems. In order to achieve consistency, displacement current is postulated and included in the set of equations attained at this point, leading to the set of Maxwell's equations. This approach clarifies some obscure features of electromagnetic theory as the twofoldness of scalar magnetic potential and the analogy between the vector describing the electric fields and those describing the magnetic fields. Furthermore, it is proposed without invoking the aid of any particular system of units. Instead, formulae bear five constants deriving from the principles which are previously assumed. These constants are arbitrary, unless for a single relation holding among four of them and the velocity of light. Based on energy balance considerations, an analysis of the signs of the referred constants is performed showing that they are restricted by only two inequalities. In particular, each one can be made positive, although three other sets of signs are allowable and physically equivalent. The simultaneous choice of a system of mechanical units and of these constants defines a system of electromagnetic units. The systematization presented here might be used as a basis for a concise pedagogical approach to electromagnetic theory, where the group of laws usually proposed is replaced by a small amount of basic principles
 
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Publishing Date
2023-01-20
 
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