Constante dieléctrica y conductividad en la ecuación macroscópica de Maxwell

En mi clase de física experimental estamos viendo las ecuaciones de Maxwell en la materia (ecuaciones macroscópicas de Maxwell) y hay un punto desde donde saltamos

× B = m 0 ( j + D b o tu norte d t )
a
× B ^ = i ω C 2 ( ϵ ^ b o tu norte d + i σ ^ ϵ 0 ω ) mi ^

Nos dijeron que el paso es trivial y que deberíamos mirarlo en nuestro tiempo libre. Mi pregunta sería, ¿cómo llego de la primera ecuación a la segunda?

Si no me equivoco un metal puede ser considerado como un material con constante dieléctrica ϵ ^ b o tu norte d debido a los electrones enlazados y una conductividad σ ^ debido a los electrones libres. Ambos deben ser dependiendo de la frecuencia. ϵ ^ b o tu norte d ( ω ) , σ ^ ( ω ) . Mirando la primera ecuación D b o tu norte d se debe a los electrones enlazados y j se debe a los electrones libres y en notación compleja, mi ^ = mi 0 mi i ω t es el campo eléctrico de una onda plana con frecuencia ω . No sé si es importante, pero miramos un metal como un dieléctrico con una constante dieléctrica. ϵ ^ ( ω ) = ϵ ^ b o tu norte d ( ω ) + ϵ ^ F r mi mi ( ω ) , dónde ϵ ^ F r mi mi ( ω ) es la contribución de los electrones libres. Esa no es parte de la pregunta, pero también me interesaría saber cómo se relacionan la constante dieléctrica y la conductividad.

Respuestas (1)

La densidad de corriente y el campo eléctrico están relacionados por j = σ mi .

Su segundo término es equivalente a

m 0 j = m 0 σ mi = σ ϵ 0 C 2 mi   ,
desde m 0 ϵ 0 = C 2 .

El primer término es

m 0 D t = m 0 ϵ mi t
y si mi = mi 0 Exp ( i ω t ) , entonces
m 0 D t = i ω m 0 ϵ mi = i ω C 2 ϵ r mi   ,
dónde ϵ = ϵ r ϵ 0 y ϵ r , la permitividad relativa, correspondería a su ϵ b o tu norte d .