The Maksvela vienādojumi publicēja zinātnieks “ Džeimss Klerks Maksvels ”1860. gadā. Šie vienādojumi parāda, kā nodrošina lādēti atomi vai elementi elektriskais spēks kā arī magnētiskais spēks katrai lādiņa vienībai. Enerģiju katrai lādiņa vienībai sauc par lauku. Pretējā gadījumā elementi varētu būt nekustīgi. Maksvela vienādojumi izskaidro, kā var veidoties magnētiskie lauki elektriskās strāvas kā arī lādiņi, visbeidzot, tie izskaidro, kā elektriskais lauks var radīt magnētisko lauku utt. Primārais vienādojums ļauj noteikt elektrisko lauku, kas veidojas ar lādiņu. Nākamais vienādojums ļauj noteikt magnētisko lauku, un divi pārējie paskaidros, kā lauki plūst ap to krājumiem. Šajā rakstā ir apskatīts Maksvela teorija vai Maksvela likums . Šajā rakstā ir apskatīts pārskats par Maksvela elektromagnētiskā teorija .
Kādi ir Maksvela vienādojumi?
The Maksvela vienādojuma atvasinājums tiek savākts ar četriem vienādojumiem, kur katrs vienādojums attiecīgi izskaidro vienu faktu. Visus šos vienādojumus Maksvels nav izdomājis, tomēr viņš apvienoja četrus vienādojumus, ko izveidojuši Faradejs, Gauss un Ampere. Lai gan Maksvels ceturtajā vienādojumā ietvēra vienu informācijas daļu, proti, Amperes likumu, tas padara vienādojumu pilnīgu.
Maksvela vienādojumi
- Pirmais likums ir Gausa likums paredzēts statiskiem elektriskiem laukiem
- Arī otrais likums ir Gausa likums paredzēts statiskajiem magnētiskajiem laukiem
- Trešais likums ir Faradejas likums kas norāda, ka magnētiskā lauka maiņa radīs elektrisko lauku.
- Ceturtais likums ir Ampera Maksvela likums kas norāda, ka elektriskā lauka maiņa radīs magnētisko lauku.
Abi 3 un 4 vienādojumi var aprakstīt elektromagnētiskais vilnis kas var izplatīties pati par sevi. Šo vienādojumu grupēšana norāda, ka magnētiskā lauka maiņa var izraisīt elektriskā lauka izmaiņas, un tad tas radīs papildu magnētiskā lauka izmaiņas. Tāpēc šī sērija turpinās, kā arī elektromagnētiskais signāls ir gatavs, kā arī izplatās visā telpā.
Maksvela četri vienādojumi
Maksvela četri vienādojumi izskaidrojiet divus laukus, kas rodas gan no elektrības, gan strāvas padeves. Lauki ir elektriski, kā arī magnētiski, un kā tie laika gaitā mainās. Četri Maksvela vienādojumi ietver sekojošo.
- Pirmais likums: Gausa likums par elektrību
- Otrais likums: Gausa likums par magnētismu
- Trešais likums: Faradeja likums par indukciju
- Ceturtais likums: Amperes likums
Iepriekš minētie četri Maksvela vienādojumi ir Gauss elektrībai, Gauss magnētismam, Faradeja likums indukcijai. Ampēra likums ir rakstīts dažādos veidos, piemēram, Maksvela vienādojumi neatņemamā formā , un Maksvela vienādojumi diferenciālā formā kas tiek apspriests turpmāk.
Maksvela vienādojuma simboli
Maksvela vienādojumā izmantotie simboli ietver sekojošo
- IS apzīmē elektrisko lauku
- M apzīmē iesniegto magnētisko
- D apzīmē elektrisko pārvietojumu
- H apzīmē magnētiskā lauka intensitāti
- P. apzīmē lādiņa blīvumu
- i apzīmē elektrisko strāvu
- ε0 apzīmē caurlaidību
- Dž apzīmē strāvas blīvumu
- μ0 apzīmē caurlaidību
- c apzīmē gaismas ātrumu
- M apzīmē magnetizāciju
- P apzīmē polarizāciju
Pirmais likums: Gausa likums par elektrību
The vispirms Maksvela likums ir Gausa likums kas tiek izmantots elektrība . Gausa likums nosaka, ka elektriskā plūsma no jebkuras slēgtās virsmas būs proporcionāla visai virsmai noslēgtajai lādiņai.
Gausa likuma integrālā forma atklāj pielietojumu elektrisko lauku aprēķināšanas laikā uzlādētu objektu reģionā. Piemērojot šo likumu punktveida lādiņam elektriskajā laukā, var pierādīt, ka tas ir uzticams ar Kulona likumu.
Lai gan elektriskā lauka primārais reģions nodrošina iekļautās neto lādiņa mērījumu, elektriskā lauka novirze piedāvā avotu kompaktuma mērījumu, kā arī implikāciju, ko izmanto lādiņa aizsardzībai.
Otrais likums: Gausa likums par magnētismu
The otrais Maksvela likums ir Gausa likums kas tiek izmantots magnētismam. Gausa likums nosaka, ka magnētiskā lauka novirze ir vienāda ar nulli. Šis likums attiecas uz magnētisko plūsmu caur slēgtu virsmu. Šajā gadījumā laukuma vektors norāda no virsmas.
Materiālu dēļ magnētiskais lauks tiks izveidots, izmantojot modeli, kas nosaukts kā dipols. Šos polus vislabāk apzīmē strāvas cilpas, tomēr tie ir līdzīgi pozitīvajiem, kā arī negatīvajiem magnētiskajiem lādiņiem, kas neredzami atlec kopā. Lauka līniju apstākļos šis likums nosaka, ka magnētiskā lauka līnijas ne sākas, ne beidzas, bet rada cilpas, kas citādi paplašinās līdz bezgalībai un apgrieztos. Citiem vārdiem sakot, jebkurai magnētiskā lauka līnijai, kas iet caur noteiktu līmeni, kaut kur jāiziet no šī tilpuma.
Šo likumu var rakstīt divos veidos, proti, integrālā formā, kā arī diferenciālā formā. Šīs divas formas ir vienādas atšķirību teorēmas dēļ.
Trešais likums: Faradeja likums par indukciju
The trešais Maksvela likums ir Faradejas likums ko izmanto indukcijai. Faradejas likums nosaka, ka tas, kā laika gaitā mainās magnētiskais lauks, radīs elektrisko lauku. Neatņemamā formā tas nosaka, ka katras lādiņa vienības piepūle ir nepieciešama, lai pārvietotu lādiņu slēgtās cilpas reģionā, kas ir vienāds ar magnētiskās plūsmas samazināšanās ātrumu slēgtās virsmas laikā.
Līdzīgi kā magnētiskajā laukā, enerģētiski inducētais elektriskais lauks ietver slēgtas lauka līnijas, ja tās nenosaka statisks elektriskais lauks. Šī elektromagnētiskās indukcijas iezīme ir darba princips vairākiem elektriskie ģeneratori piemēram, magnēts ar rotējošu stieni rada magnētiskā lauka izmaiņas, kas savukārt rada elektrisko lauku tuvu vadā.
Ceturtais likums: Amperes likums
The ceturtā daļa no Maksvela likuma ir Amperes likums . Amperes likums nosaka, ka magnētisko lauku ģenerēšanu var veikt divās metodēs, proti, ar elektrisko strāvu, kā arī ar mainīgiem elektriskajiem laukiem. Neatņemamā veidā inducētais magnētiskais lauks jebkuras slēgtas cilpas rajonā būs proporcionāls elektriskajai un pārvietojamajai strāvai visā slēgtā virsmā.
Maksvela ampēru likums padarīs vienādojumu kopu precīzi uzticamu nestacionāriem laukiem, nemainot Ampēra, kā arī Gausa likumus fiksētiem laukiem. Bet rezultātā tā sagaida, ka magnētiskā lauka maiņa izraisīs elektrisko lauku. Tādējādi šie matemātiskie vienādojumi ļaus pašpietiekamam elektromagnētiskajam vilnim pārvietoties pa tukšo telpu. Var izmērīt elektromagnētisko viļņu ātrumu, un to var sagaidīt no strāvām, kā arī lādiņu eksperimenti atbilst gaismas ātrumam, un tas ir viens no elektromagnētiskā starojuma veidiem.
∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t
Tādējādi tas ir viss Maksvela vienādojumi . No iepriekš minētajiem vienādojumiem, visbeidzot, mēs varam secināt, ka šie vienādojumi ietver četrus likumus, kas saistīti ar elektrisko (E), kā arī magnētisko (B) lauku, kas ir apspriesti iepriekš. Maksvela vienādojumus var uzrakstīt ekvivalenta integrāļa, kā arī diferenciālā formā. Šeit ir jautājums jums, kādi ir Maksvela vienādojumu pielietojumi?
