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TEOREMA INTEGRAL DE STOKES.

 

CONCEPTO DE ROTACIONAL:

  

 

F es una superficie esférica a través de la cual fluye el campo V(r), r es un vector posición del diferencial dF respecto al punto 0, C es el contorno de la superficie F.

 

 

Esta es la componente del rotacional normal a la superficie F

 

 

Esta es la definición de Rotacional

 

 

Se subdivide la superficie dF en varias partes, las flechas indican la rotación del campo que las atraviesa.

 

 

Los aportes de los lados de contornos vecinos se anulan.

Solo afecta la integración el contorno "C " externo

 

 

Teorema de Stokes:

 

 

La integral sobre cualquier especie en el espacio de los rotacionales del campo vectorial es equivalente a integrar el campo vectorial sobre el contorno limite de esta superficie.  

 

LOS TEOREMAS INTEGRALES DE STRATTON.

 

A(r) y B(r) son funciones vectoriales continues en el volumen V con primeras y segundas derivadas parciales continuas.

V(r) es un campo vectorial definido de la siguiente manera:

 

V = A x rot B

 

Se determinan las fuentes en el volumen "V" calculando lo siguiente:

 

 

Con la siguiente relación:

 

div( A x C ) = C rot A - A rot C

 

 

se obtiene el primer teorema de Stratton

 

PRIMER TEOREMA DE STRATTON

 

Si se hace un intercambio entre A y B, se obtiene lo siguiente:

 

 

Se hace la resta de esta ecuación con la del Primer Teorema de Stratton y se obtiene así el segundo teorema:

 

SEGUNDO TEOREMA DE STRATTON

 

 

SISTEMA DE COORDENADAS CILINDRICAS.

 

 

er es perpendicular a la superficie cilíndrica.

ef es tangente a la superficie cilíndrica en la base de la misma.

ez es perpendicular a la base del cilindro.

 

ECUACION DE DIFERENCIACION CARTESIANA:

 

En coordenadas cilindricas:

u1 = r , u2 = f y u3 = z

 Vectores unitarios

e1 = er , e2 = ef y e3 = ez

x = r cosf , y = r senf y z = z

0 £ r < ¥ , -¥ < z < ¥ , 0 £ f 2p

 

DETERMINACION DEL VECTOR POSICION. 

 

r(x, y, z) = ex x + ey y + ez z

r(x, y, z) = ex r cosf + ey r senf + ez z

 

 

DETERMINACION DE FACTORES METRICOS FORMA GENERAL.

 

 

 Para ui = r , entonces:

 

hp2 = cos2 f + sen2 f = 1

 

por lo tanto

 

hp = 1

 

 Para ui = j

 

r 2 cos2j + r 2 sen2 j = r 2

r 2 ( cos2j + sen2 j ) = r 2

hj = r

 

Para ui = z

 

hZ = 1

 

FACTORES METRICOS:

 

hp = 1, hj = r y hZ = 1

 

 

DETERMINACION DE VECTORES UNITARIOS:

 

 

Para ui = r , entonces, hp = 1, por lo tanto:

 

 

er = ex cosf + ey senf  5A

 

 Para ui = f

 

hf = r

ef = -ex senf + ey cosf

 

Para hz = 1 y uz = z

 

ez = ez  5-C

 

EL DIFERENCIAL DE VOLUMEN:

 

dV = h1du1 h2du2 h3du3

dV ( r , f , z ) = r dr df dz

 

El campo vectorial V ( r , f , z )

 

V ( r , f , z ) = er Vr + ef Vf + ezVz

V ( r , f , z ) = (ex cosf + ey senf ) Vr + (-ex senf + ey cosf ) Vf + ezVz

V ( r , f , z ) = ex (Vr cosf - Vf senf ) + ey (Vr senf + Vf cosf ) + ezVz

Vx = Vr cosf - Vf senf

Vy = Vr senf + Vf cosf

 

OPERACIONES VECTORIALES

 

1.- EL GRADIENTE:

 

 f = Función escalar

 

grad f =

 

Con f = er

e2 = ef

e3 = ez

h1 = 1, h2 = r y h3 = 1

 

  

 2.- LA DIVERGENCIA

 

hp = 1, hf = r y hZ = 1

 

V (r , f , z ) es una función vectorial en forma general.

 

h1 = 1, h2 = r , h3 = 1, V1 = Vr , V2 = Vf , V3 = Vz, u1 = r , u2 = f , u3 = z

 

Productividad de fuentes de los vectores unitarios

 

V ( r , f , z ) = er Vr + ef Vf + ezVz

 

Vr =1, Vf = 0, Vz = 0 

Vr = 0, Vr = 1, Vz = 0

div ef = 0

Vr = 0, Vf = 0, Vz = 1

div ez = 0

 

Sólo existe un aporte al campo en la dirección r

 

EL OPERADOR DE LAPLACE:

 

 

 

 3.- EL ROTACIONAL:

 

 

 

 

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