De Maxwells ekvationer publicerades av forskaren “ James Clerk Maxwell ”1860. Dessa ekvationer berättar hur laddade atomer eller element ger elektrisk kraft samt en magnetisk kraft för varje enhetsladdning. Energin för varje enhetsladdning betecknas som fältet. Elementen kan vara orörliga annars rör sig. Ekvationerna av Maxwell förklarar hur magnetfält kan bildas av elektriska strömmar samt laddningar, och slutligen förklarar de hur ett elektriskt fält kan producera ett magnetfält etc. Den primära ekvationen tillåter dig att bestämma det elektriska fält som bildas med en laddning. Nästa ekvation tillåter dig att bestämma magnetfältet, och de återstående två kommer att förklara hur fält flyter runt deras leveranser. Denna artikel diskuterar Maxwells teori eller Maxwells lag . Denna artikel diskuterar en översikt över Maxwell elektromagnetisk teori .
Vad är Maxwells ekvationer?
De Maxwell ekvationsderivation samlas in av fyra ekvationer, där varje ekvation förklarar ett faktum på motsvarande sätt. Alla dessa ekvationer uppfanns inte av Maxwell, men han kombinerade de fyra ekvationerna som gjordes av Faraday, Gauss och Ampere. Även om Maxwell inkluderade en del av informationen i den fjärde ekvationen, nämligen Amperes lag, gör det ekvationen komplett.
Maxwells ekvationer
- Den första lagen är Gauss lag avsedda för statiska elektriska fält
- Den andra lagen är också Gauss lag avsedda för statiska magnetfält
- Den tredje lagen är Faradays lag som säger att förändringen av magnetfältet kommer att producera ett elektriskt fält.
- Den fjärde lagen är Ampere Maxwells lag som säger att förändringen av det elektriska fältet kommer att producera ett magnetfält.
De två ekvationerna 3 & 4 kan beskriva en elektromagnetisk våg som kan spridas på egen hand. Grupperingen av dessa ekvationer berättar att en magnetfältförändring kan producera en elektrisk fältförändring, och då kommer detta att producera en ytterligare magnetfältförändring. Därför fortsätter denna serie såväl som en elektromagnetisk signal är klar och sprider sig i hela rymden.
Maxwells fyra ekvationer
Maxwells fyra ekvationer förklara de två fälten som förekommer från såväl el som ström. Fälten är nämligen elektriska såväl som magnetiska, och hur de varierar inom tiden. De fyra Maxwells ekvationerna inkluderar följande.
- Första lagen: Gauss lag för elektricitet
- Andra lagen: Gauss 'lag för magnetism
- Tredje lagen: Faradays induktionslag
- Fjärde lagen: Ampere's Law
Ovanstående fyra Maxwells ekvationer är Gauss för elektricitet, Gauss för magnetism, Faradays lag för induktion. Ampers lag skrivs på olika sätt som Maxwell-ekvationer i integrerad form och Maxwell ekvationer i differentiell form som diskuteras nedan.
Maxwell ekvationssymboler
Symbolerna som används i Maxwells ekvation inkluderar följande
- ÄR betecknar elektriska fält
- M betecknar magnetiskt arkiverat
- D betecknar elektrisk förskjutning
- H betecknar magnetfältets styrka
- P. betecknar laddningstäthet
- i betecknar elektrisk ström
- ε0 betecknar permittivitet
- J betecknar strömtäthet
- μ0 betecknar permeabilitet
- c betecknar ljusets hastighet
- M betecknar magnetisering
- P betecknar polarisering
Första lagen: Gauss lag för elektricitet
De första Maxwells lag är Gauss-lag som används för elektricitet . Gauss-lagen definierar att det elektriska flödet från vilken stängd yta som helst kommer att vara proportionell mot hela laddningen innesluten i ytan.
Gauss lagliga integrationsform upptäcker tillämpning vid beräkning av elektriska fält i området för laddade föremål. Genom att tillämpa denna lag på en punktladdning i det elektriska fältet kan man visa att den är pålitlig med Coulombs lag.
Även om det primära området för det elektriska fältet ger ett mått på den inkluderade nettoladdningen, erbjuder den elektriska fältavvikelsen ett mått på källornas kompakthet och inkluderar även implikationer som används för att skydda laddningen.
Andra lagen: Gauss 'lag för magnetism
De andra Maxwells lag är Gauss lag som används för magnetism. Gauss-lagen säger att magnetfältets avvikelse är lika med noll. Denna lag gäller för magnetflödet genom en sluten yta. I detta fall pekar areavektorn ut från ytan.
Magnetfältet på grund av material kommer att genereras genom ett mönster som heter dipol. Dessa poler betecknas bäst med strömslingor men liknar positiva såväl som negativa magnetiska laddningar som osynligt studsar samman. I förhållanden med fältlinjer säger denna lag att magnetfältlinjer varken startar eller slutar utan skapar slingor som annars expanderar till oändlighet och omvänd. Med andra ord måste varje magnetfältlinje som går genom en given nivå lämna den volymen någonstans.
Denna lag kan skrivas i två former, nämligen integralform såväl som differentiell form. Dessa två former är lika på grund av skillnadssatsen.
Tredje lagen: Faradays induktionslag
De tredje Maxwells lag är Faradays lag som används för induktion. Faradays lag säger att hur ett tidsförändrat magnetfält kommer att skapa ett elektriskt fält. I integrerad form definierar den att ansträngningen för varje enhetsladdning är nödvändig för att flytta en laddning i området för en sluten slinga som är lika med reduktionshastigheten för magnetflödet under den slutna ytan.
I likhet med magnetfältet inkluderar det energiskt inducerade elektriska fältet slutna fältlinjer, om de inte placeras av ett statiskt elektriskt fält. Denna elektromagnetiska induktionsfunktion är arbetsprincipen bakom flera elektriska generatorer : till exempel skapar en magnet med en roterande stapel ett magnetfältbyte, vilket i sin tur producerar ett elektriskt fält i en nära tråd.
Fjärde lagen: Ampere's Law
De fjärde av Maxwells lag är Amperes lag . Ampere-lagen säger att generering av magnetfält kan ske på två metoder, nämligen med elektrisk ström såväl som med förändrade elektriska fält. I integrerad typ kommer det inducerade magnetfältet i området för vilken som helst sluten slinga att vara proportionell mot den elektriska strömmen och deplacementströmmen genom hela den slutna ytan.
Maxwells ampere-lag kommer att göra uppsättningen av ekvationer exakt tillförlitliga för icke-statiska fält utan att ändra Ampere såväl som Gauss-lagar för fasta fält. Men som ett resultat förväntar sig det att en förändring av magnetfältet kommer att inducera ett elektriskt fält. Således kommer dessa matematiska ekvationer att tillåta självförsörjande elektromagnetisk våg för att röra sig genom tomt utrymme. De elektromagnetiska vågornas hastighet kan mätas och det kan förväntas från strömmarna såväl som laddningsexperiment matchar ljusets hastighet, och detta är en typ av elektromagnetisk strålning.
∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t
Således handlar det här om Maxwells ekvationer . Från ovanstående ekvationer kan vi slutligen dra slutsatsen att dessa ekvationer inkluderar fyra lagar som är relaterade till det elektriska (E) såväl som magnetiska (B) fältet diskuteras ovan. Maxwells ekvationer kan skrivas i form av likvärdig integral såväl som differentiell. Här är en fråga till dig, vad är tillämpningarna av Maxwells ekvationer?
