¿Las ondas electromagnéticas son transversales?

Se dice que las ondas em son las oscilaciones de los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación de la onda y, por lo tanto, transversales.

Sin embargo, considere una partícula cargada que oscila a lo largo del eje x sin movimiento a lo largo de los ejes y y z. Sea en O. Considere un punto P donde estamos considerando el campo eléctrico debido a la carga. Cuando la partícula se mueve de O a A, el campo eléctrico en P aumenta. Y cuando va de O a B, el campo eléctrico en P disminuye en la misma cantidad. Dado que la partícula cargada está en MAS, el campo eléctrico en P variará sinusoidalmente. Sin embargo, el campo eléctrico variable también está en la dirección del eje X. Y la onda también se propaga en esta dirección. Entonces, resulta ser longitudinal. Sin embargo, dado que la variación del campo magnético será en dirección perpendicular al campo eléctrico, también será perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Entonces la onda debe ser parcialmente longitudinal y parcialmente transversal.ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta afirmación no es correcta: "(el campo magnético) también será perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por lo tanto, la onda debe ser parcialmente longitudinal y parcialmente transversal", debido a la simetría. Debido a la simetría, no hay una dirección preferida perpendicular al eje X para que apunte el campo magnético.

Respuestas (2)

Tiene razón en su observación de los campos eléctrico y magnético en un punto P. Esto es, sin embargo, una consideración del llamado campo cercano de una carga oscilante. El campo cercano no constituye un campo electromagnético que se propaga libremente. Para obtener el campo electromagnético que se propaga libremente (campo lejano), debe considerar distancias mucho mayores que la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de oscilación. Entonces verá que el campo de propagación son ondas EM transversales.

Nota agregada más adelante: Independientemente de la distancia, el campo cercano (eléctrico y magnético) decae como 1 / r 2 y el campo lejano decae como 1 / r , correspondiente a la propagación de campos electromagnéticos. Por lo tanto, lo suficientemente lejos de la fuente, domina el campo lejano.

Si observa el campo eléctrico derivado del potencial de Lienard-Wiechert (consulte Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard –Wiechert_potential) de una carga puntual que se mueve (acelera) en la dirección x, solo hay un componente de campo cercano en la dirección x a cualquier distancia y ningún componente de campo lejano. En particular, no hay campo eléctrico o magnético transversal.

pero en principio el punto P podría estar tan lejos como queramos...
Sí, pero no se emitirá ninguna onda EM en la dirección x porque esta es la dirección de la oscilación de la carga. También tendría que usar potenciales retardados para el campo eléctrico allí.
Pero, ¿por qué la onda no se emitirá a lo largo del eje x?
Su respuesta no es incorrecta, pero no creo que su argumento sea correcto porque no hay nada en la pregunta que sugiera que P está en el campo cercano o lejano.
@ZeroTheHero: independientemente de la distancia, el campo cercano (eléctrico y magnético) decae como 1 / r 2 y el campo lejano, correspondiente a la propagación de campos electromagnéticos, decae como 1 / r . Si observa el campo eléctrico derivado del potencial de Lienard-Wiechert de una carga puntual que se mueve (acelera) en la dirección x, solo hay un componente de campo cercano en la dirección x a cualquier distancia y ningún componente de campo lejano. (Ver Wikipedia) En particular, no hay campo eléctrico o magnético transversal. ¡Esto responde a la pregunta del OP!
Debe incluir los elementos de su comentario en su respuesta, ya que creo que definitivamente mejora su original.
Podría agregar: estoy completamente de acuerdo en que, incluso para el dipolo herztiano, no se propaga energía en la dirección del dipolo; crudamente, esto se debe a que la regla de la mano derecha establece que no puede haber un campo magnético en la dirección de la corriente, de modo que el vector de Poynting a lo largo de X ^ (en la configuración del OP) sería 0 en el campo lejano, por lo tanto, no hay onda que se propague.
@ZeroTheHero - ¡Gracias! He extendido la respuesta en este sentido.

Si he entendido su geometría correctamente, es posible que tenga una confusión sobre el idioma.

El sistema que estás describiendo no emite ninguna " radiación electromagnética " a lo largo del eje de su movimiento. Eso es lo que generalmente se quiere decir cuando la gente habla de "ondas electromagnéticas": las "ondas" invocan algo que puede viajar lejos de su fuente.

Sí, hay campos cambiantes E (a lo largo del eje) y B (alrededor del eje), pero no son lo que la gente quiere decir cuando se refieren a "radiación electromagnética": no son radio, luz, etc.

Formalmente, esto se debe a que los campos en el punto lejano caen como 1 / r 2 , que a su vez sucede porque solo se deben a la partícula fuente.

Cuando los campos se crean en la configuración de ondas EM correcta, se auto-refuerzan: los campos a distancia son originados, por lo tanto, fortalecidos por campos a distancia, por lo que solo caen como 1 / r , por lo tanto, viaja a través del espacio libre. Eso es lo que llamamos radiación, formando la idea habitual de ondas electromagnéticas.

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