Equazioni di Maxwell: legge di Gauss, legge di Faraday e legge di Ampere

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Il Le equazioni di Maxwell sono state pubblicate dallo scienziato ' James Clerk Maxwell ”Nell'anno 1860. Queste equazioni dicono come gli atomi o gli elementi carichi forniscono forza elettrica così come una forza magnetica per ogni carica unitaria. L'energia per ogni carica unitaria è definita campo. Gli elementi potrebbero essere immobili altrimenti in movimento. Le equazioni di Maxwell spiegano come possono essere formati i campi magnetici correnti elettriche oltre alle cariche, e infine spiegano come un campo elettrico può produrre un campo magnetico, ecc. L'equazione primaria permette di determinare il campo elettrico formato da una carica. La prossima equazione ti permette di determinare il campo magnetico e le restanti due spiegheranno come i campi fluiscono intorno alle loro riserve. Questo articolo discute Teoria di Maxwell o Legge di Maxwell . Questo articolo discute una panoramica di Teoria elettromagnetica di Maxwell .

Quali sono le equazioni di Maxwell?

Il Derivazione dell'equazione di Maxwell viene raccolto da quattro equazioni, in cui ciascuna equazione spiega un fatto corrispondentemente. Tuttavia, tutte queste equazioni non sono state inventate da Maxwell, ha combinato le quattro equazioni che sono state create da Faraday, Gauss e Ampere. Sebbene Maxwell includesse una parte delle informazioni nella quarta equazione, ovvero la legge di Ampere, ciò rende l'equazione completa.




Equazioni di Maxwells

Equazioni di Maxwells

  • La prima legge è Legge di Gauss destinato a campi elettrici statici
  • Anche la seconda legge è Legge di Gauss destinato a campi magnetici statici
  • La terza legge è Legge di Faraday che dice che il cambiamento del campo magnetico produrrà un campo elettrico.
  • La quarta legge è Legge di Ampere Maxwell che dice che il cambiamento del campo elettrico produrrà un campo magnetico.

Le due equazioni di 3 e 4 possono descrivere un file Onda elettromagnetica che può diffondersi da solo. Il raggruppamento di queste equazioni indica che un cambiamento di campo magnetico può produrre un cambiamento di campo elettrico, e quindi questo produrrà un cambiamento di campo magnetico aggiuntivo. Pertanto questa serie continua così come un segnale elettromagnetico è pronto e si diffonde in tutto lo spazio.



Le quattro equazioni di Maxwell

Le quattro equazioni di Maxwell spiegare i due campi che si verificano dalle forniture di elettricità e corrente. I campi sono sia elettrici che magnetici e come variano nel tempo. Le quattro equazioni di Maxwell includono quanto segue.

  • Prima legge: legge di Gauss per l'elettricità
  • Seconda legge: legge di Gauss per il magnetismo
  • Terza legge: legge di induzione di Faraday
  • Quarta legge: legge di Ampere

Le quattro equazioni di Maxwell sopra sono Gauss per l'elettricità, Gauss per il magnetismo, la legge di Faraday per l'induzione. Legge di Ampere è scritto in modi diversi come Equazioni di Maxwell in forma integrale , e Equazioni di Maxwell in forma differenziale che è discusso di seguito.

Simboli dell'equazione di Maxwell

I simboli utilizzati nell'equazione di Maxwell includono quanto segue


  • E denota campo elettrico
  • M denota un campo magnetico
  • D denota lo spostamento elettrico
  • H denota l'intensità del campo magnetico
  • P. denota densità di carica
  • io denota corrente elettrica
  • ε0 denota permittività
  • J denota la densità di corrente
  • μ0 denota permeabilità
  • c denota la velocità della luce
  • M denota magnetizzazione
  • P denota Polarizzazione

Prima legge: legge di Gauss per l'elettricità

Il la prima legge di Maxwell è la legge di Gauss che viene utilizzato per elettricità . La legge di Gauss definisce che il flusso elettrico da qualsiasi superficie chiusa sarà proporzionale all'intera carica racchiusa nella superficie.

La forma integrale della legge di Gauss scopre l'applicazione durante il calcolo dei campi elettrici nella regione degli oggetti carichi. Applicando questa legge a una carica puntuale nel campo elettrico, si può dimostrare che è affidabile con la legge di Coulomb.

Sebbene la regione primaria del campo elettrico fornisca una misura della carica netta inclusa, la deviazione del campo elettrico offre una misura della compattezza delle sorgenti e include anche le implicazioni utilizzate per la protezione della carica.

Seconda legge: legge di Gauss per il magnetismo

Il la seconda legge di Maxwell è la legge di Gauss che viene utilizzato per il magnetismo. La legge di Gauss afferma che la deviazione del campo magnetico è uguale a zero. Questa legge si applica al flusso magnetico attraverso una superficie chiusa. In questo caso, il vettore area punta dalla superficie.

Il campo magnetico dovuto ai materiali verrà generato attraverso un modello denominato dipolo. Questi poli sono meglio indicati da anelli di corrente, tuttavia essere simili a cariche magnetiche positive e negative rimbalzano invisibilmente insieme. In condizioni di linee di campo, questa legge afferma che le linee di campo magnetico non iniziano né finiscono ma creano anelli altrimenti si espandono all'infinito e si invertono. In altri termini, qualsiasi linea di campo magnetico che attraversa un dato livello deve uscire da quel volume da qualche parte.

Questa legge può essere scritta in due forme: forma integrale e forma differenziale. Queste due forme sono uguali a causa del teorema della divergenza.

Terza legge: legge di induzione di Faraday

Il terzo la legge di Maxwell è la legge di Faraday che viene utilizzato per l'induzione. La legge di Faraday afferma che come un campo magnetico che cambia nel tempo creerà un campo elettrico. In forma integrale, definisce che lo sforzo per ogni carica unitaria è necessario per spostare una carica nella regione di un anello chiuso che è uguale alla velocità di riduzione del flusso magnetico durante la superficie racchiusa.

Simile al campo magnetico, il campo elettrico energeticamente indotto include linee di campo chiuso, se non poste su da un campo elettrico statico. Questa caratteristica di induzione elettromagnetica è il principio di funzionamento dietro a molti generatori elettrici : per esempio, un magnete con una barra rotante crea un cambiamento di campo magnetico, che a sua volta produce un campo elettrico in un filo vicino.

Quarta legge: legge di Ampere

Il il quarto della legge di Maxwell è la legge di Ampere . La legge di Ampere afferma che la generazione di campi magnetici può essere eseguita in due metodi, vale a dire con corrente elettrica e con campi elettrici variabili. Nel tipo integrale, il campo magnetico indotto nella regione di qualsiasi anello chiuso sarà proporzionale alla corrente elettrica e alla corrente di spostamento lungo la superficie racchiusa.

La legge degli ampere di Maxwell renderà l'insieme delle equazioni accuratamente affidabile per i campi non statici senza alterare l'Ampere e le leggi di Gauss per i campi fissi. Ma di conseguenza, si aspetta che un cambiamento del campo magnetico induca un campo elettrico. Pertanto, queste equazioni matematiche consentiranno un'onda elettromagnetica autosufficiente per il movimento attraverso lo spazio vuoto. La velocità delle onde elettromagnetiche può essere misurata e ciò potrebbe essere previsto dalle correnti e dagli esperimenti sulle cariche corrispondono alla velocità della luce, e questo è un tipo di radiazione elettromagnetica.

∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t

Quindi, questo è tutto Le equazioni di Maxwell . Dalle equazioni precedenti, infine, possiamo concludere che queste equazioni includono quattro leggi relative al campo elettrico (E) e magnetico (B) discusse sopra. Le equazioni di Maxwell possono essere scritte sotto forma di integrale equivalente oltre che differenziale. Ecco una domanda per te, quali sono le applicazioni delle equazioni di Maxwell?