The Maxwellovy rovnice byly publikovány vědcem „ James Clerk Maxwell „V roce 1860. Tyto rovnice určují, jak poskytují nabité atomy nebo prvky elektrická síla stejně jako magnetická síla pro každou jednotku nabití. Energie pro každou jednotku je označována jako pole. Elementy by mohly být nehybné, jinak by se mohly pohybovat. Maxwellovy rovnice vysvětlují, jak lze vytvořit magnetické pole elektrické proudy stejně jako náboje a nakonec vysvětlují, jak může elektrické pole vytvářet magnetické pole atd. Primární rovnice vám umožňuje určit elektrické pole tvořené nábojem. Další rovnice vám umožní určit magnetické pole a zbývající dvě vysvětlí, jak pole proudí kolem jejich zásob. Tento článek pojednává Maxwellova teorie nebo Maxwellův zákon . Tento článek pojednává o přehledu Maxwellova elektromagnetická teorie .
Co jsou Maxwellovy rovnice?
The Derivace Maxwellovy rovnice je sbíráno čtyřmi rovnicemi, kde každá rovnice vysvětluje odpovídajícím způsobem jeden fakt. Všechny tyto rovnice Maxwell nevynalezl, spojil však čtyři rovnice, které vytvořil Faraday, Gauss a Ampere. Ačkoli Maxwell zahrnul jednu část informací do čtvrté rovnice, konkrétně Ampereův zákon, je rovnice úplná.
Maxwellovy rovnice
- První zákon je Gaussův zákon určené pro statická elektrická pole
- Druhý zákon je také Gaussův zákon určené pro statická magnetická pole
- Třetí zákon je Faradayův zákon který říká, že změna magnetického pole vytvoří elektrické pole.
- Čtvrtý zákon je Zákon Ampéra Maxwella který říká, že změna elektrického pole vytvoří magnetické pole.
Dvě rovnice 3 a 4 mohou popsat elektromagnetická vlna které se mohou šířit samy. Seskupení těchto rovnic říká, že změna magnetického pole může vyvolat změnu elektrického pole, a pak to způsobí další změnu magnetického pole. Proto tato řada pokračuje a je připraven elektromagnetický signál a šíří se po celém prostoru.
Maxwellovy čtyři rovnice
Maxwellovy čtyři rovnice vysvětlete dvě pole vyskytující se od dodávek elektrického i proudu. Pole jsou jmenovitě elektrická i magnetická a jak se mění v čase. Čtyři Maxwellovy rovnice zahrnují následující.
- První zákon: Gaussův zákon pro elektřinu
- Druhý zákon: Gaussův zákon pro magnetismus
- Třetí zákon: Faradayův zákon indukce
- Čtvrtý zákon: Ampereův zákon
Výše uvedené čtyři Maxwellovy rovnice jsou Gauss pro elektřinu, Gauss pro magnetismus, Faradayův zákon pro indukci. Ampereův zákon je psán různými způsoby jako Maxwellovy rovnice v integrální formě , a Maxwellovy rovnice v diferenciální formě který je popsán níže.
Symboly Maxwellovy rovnice
Mezi symboly používané v Maxwellově rovnici patří následující
- JE označuje elektrické pole
- M označuje magnetické pole
- D označuje elektrický posun
- H označuje sílu magnetického pole
- P. označuje hustotu náboje
- i označuje elektrický proud
- ε0 označuje permitivitu
- J označuje hustotu proudu
- μ0 označuje propustnost
- C označuje rychlost světla
- M označuje magnetizaci
- P označuje polarizaci
První zákon: Gaussův zákon pro elektřinu
The prvním Maxwellovým zákonem je Gaussův zákon který se používá pro elektřina . Gaussův zákon definuje, že elektrický tok z libovolného uzavřeného povrchu bude úměrný celému náboji uzavřenému v povrchu.
Gaussova zákonitá integrální forma objevuje uplatnění při výpočtu elektrických polí v oblasti nabitých objektů. Použitím tohoto zákona na bodový náboj v elektrickém poli lze prokázat, že je spolehlivý s Coulombovým zákonem.
Ačkoli primární oblast elektrického pole poskytuje míru zahrnutého síťového náboje, odchylka elektrického pole nabízí míru kompaktnosti zdrojů a zahrnuje také implikaci používanou pro ochranu náboje.
Druhý zákon: Gaussův zákon pro magnetismus
The druhým Maxwellovým zákonem je Gaussův zákon který se používá pro magnetismus. Gaussův zákon stanoví, že odchylka magnetického pole se rovná nule. Tento zákon platí pro magnetický tok uzavřeným povrchem. V tomto případě oblastní vektor ukazuje z povrchu.
Magnetické pole kvůli materiálům bude generováno vzorem pojmenovaným jako dipól. Tyto póly jsou nejlépe označeny smyčkami proudu, nicméně jsou podobné pozitivním i negativním magnetickým nábojům, které se neviditelně odrážejí. V podmínkách siločar tento zákon uvádí, že čáry magnetického pole ani nezačínají, ani nedokončují, ale vytvářejí smyčky, jinak se rozšiřují do nekonečna a zpět. Jinými slovy, jakákoli čára magnetického pole, která prochází danou úrovní, musí někde tento objem opustit.
Tento zákon může být psán ve dvou formách, a to integrální a diferenciální. Tyto dvě formy jsou si rovné kvůli teorému o divergenci.
Třetí zákon: Faradayův zákon indukce
The třetí Maxwellov zákon je Faradayův zákon který se používá k indukci. Faradayův zákon stanoví, že jak magnetické pole měnící čas vytvoří elektrické pole. V integrální formě definuje, že je potřeba vynaložit úsilí na každou jednotku náboje, aby se náboj pohyboval v oblasti uzavřené smyčky, která se rovná rychlosti redukce magnetického toku během uzavřeného povrchu.
Podobně jako magnetické pole zahrnuje i energeticky indukované elektrické pole uzavřené siločáry, pokud nejsou umístěny na statické elektrické pole. Tato funkce elektromagnetické indukce je principem fungování několika elektrické generátory : například magnet s rotující tyčí vytváří změnu magnetického pole, která zase vytváří elektrické pole v blízkém drátu.
Čtvrtý zákon: Ampereův zákon
The čtvrtý z Maxwellova zákona je Ampereův zákon . Ampereův zákon stanoví, že generování magnetických polí lze provádět dvěma způsoby, a to elektrickým proudem i změnou elektrického pole. V integrálním typu bude indukované magnetické pole v oblasti jakékoli uzavřené smyčky úměrné elektrickému proudu a výtlačnému proudu v celém uzavřeném povrchu.
Díky Maxwellově zákonu ampérů bude sada rovnic přesně spolehlivá pro nestatická pole, aniž by došlo ke změně Ampérova i Gaussova zákona pro pevná pole. Ve výsledku ale očekává, že změna magnetického pole vyvolá elektrické pole. Tyto matematické rovnice tedy umožní soběstačnou elektromagnetickou vlnu pro pohyb prázdným prostorem. Lze měřit rychlost elektromagnetických vln, což lze očekávat od proudů i od experimentů s náboji, které odpovídají rychlosti světla, a to je jeden typ elektromagnetického záření.
∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t
O toto tedy jde Maxwellovy rovnice . Z výše uvedených rovnic můžeme konečně vyvodit závěr, že tyto rovnice zahrnují čtyři zákony, které souvisejí s elektrickým (E) i magnetickým (B) polem a jsou diskutovány výše. Maxwellovy rovnice mohou být psány ve formě ekvivalentního integrálu i diferenciálu. Zde je otázka, jaké jsou aplikace Maxwellových rovnic?
