Các Phương trình Maxwell được xuất bản bởi nhà khoa học “ James Clerk Maxwell ”Vào năm 1860. Những phương trình này cho biết các nguyên tử hoặc nguyên tố tích điện cung cấp lực điện cũng như lực từ đối với mỗi điện tích đơn vị. Năng lượng cho mỗi điện tích đơn vị được gọi là trường. Các phần tử có thể bất động nếu không thì chuyển động. Các phương trình của Maxwell giải thích cách từ trường có thể được hình thành bởi dòng điện cũng như các điện tích, và cuối cùng, chúng giải thích cách điện trường có thể tạo ra từ trường, v.v ... Phương trình sơ cấp cho phép bạn xác định điện trường hình thành với điện tích. Phương trình tiếp theo cho phép bạn xác định từ trường và hai phương trình còn lại sẽ giải thích cách các trường di chuyển xung quanh nguồn cung cấp của chúng. Bài viết này thảo luận Lý thuyết Maxwell hoặc là Luật Maxwell . Bài viết này thảo luận tổng quan về Lý thuyết điện từ Maxwell .
Phương trình Maxwell là gì?
Các Dẫn xuất phương trình Maxwell được thu thập bởi bốn phương trình, trong đó mỗi phương trình giải thích một thực tế tương ứng. Tất cả những phương trình này không phải do Maxwell phát minh ra, tuy nhiên, ông đã kết hợp bốn phương trình do Faraday, Gauss và Ampere tạo ra. Mặc dù Maxwell đã đưa một phần thông tin vào phương trình thứ tư là định luật Ampere, điều đó làm cho phương trình hoàn chỉnh.
Phương trình Maxwells
- Luật đầu tiên là Luật Gauss dành cho điện trường tĩnh
- Luật thứ hai cũng là Luật Gauss dành cho từ trường tĩnh
- Luật thứ ba là Luật Faraday điều đó cho biết sự thay đổi của từ trường sẽ tạo ra điện trường.
- Luật thứ tư là Định luật Ampere Maxwell điều đó cho biết sự thay đổi của điện trường sẽ tạo ra từ trường.
Hai phương trình 3 & 4 có thể mô tả một sóng điện từ có thể tự lây lan. Nhóm các phương trình này cho thấy rằng một sự thay đổi từ trường có thể tạo ra một sự thay đổi điện trường, và sau đó điều này sẽ tạo ra một sự thay đổi từ trường bổ sung. Do đó, chuỗi này tiếp tục và một tín hiệu điện từ đã sẵn sàng cũng như lan truyền khắp không gian.
Bốn phương trình của Maxwell
Bốn phương trình Maxwell giải thích hai trường xảy ra từ nguồn cung cấp điện cũng như dòng điện. Các trường cụ thể là điện cũng như từ, và chúng thay đổi như thế nào theo thời gian. Bốn phương trình Maxwell bao gồm những điều sau đây.
- Định luật thứ nhất: Định luật Gauss cho Điện
- Định luật thứ hai: Định luật Gauss cho từ tính
- Luật thứ ba: Luật cảm ứng của Faraday
- Định luật thứ tư: Định luật Ampere
Bốn phương trình Maxwell ở trên là Gauss cho điện, Gauss cho từ, định luật Faraday cho cảm ứng. Định luật Ampere được viết theo những cách khác nhau như Phương trình Maxwell ở dạng tích phân và Phương trình Maxwell ở dạng vi phân được thảo luận dưới đây.
Biểu tượng phương trình Maxwell
Các ký hiệu được sử dụng trong phương trình Maxwell bao gồm các biểu tượng sau
- LÀ biểu thị điện trường
- M biểu thị từ tính
- D biểu thị sự dịch chuyển điện
- H biểu thị cường độ từ trường
- P. biểu thị mật độ điện tích
- Tôi biểu thị dòng điện
- ε0 biểu thị sự cho phép
- J biểu thị mật độ hiện tại
- μ0 biểu thị tính thấm
- c biểu thị tốc độ ánh sáng
- M biểu thị từ hóa
- P biểu thị sự phân cực
Định luật thứ nhất: Định luật Gauss cho Điện
Các luật Maxwell đầu tiên là luật Gauss được sử dụng cho điện lực . Định luật Gauss định nghĩa rằng thông lượng điện từ bất kỳ bề mặt đóng nào sẽ tỷ lệ thuận với toàn bộ điện tích bao quanh bề mặt đó.
Dạng tích phân định luật Gauss khám phá ra ứng dụng trong quá trình tính toán điện trường trong vùng của các vật thể tích điện. Bằng cách áp dụng định luật này cho một điện tích điểm trong điện trường, người ta có thể chứng minh rằng nó phụ thuộc vào định luật Coulomb.
Mặc dù vùng cơ bản của điện trường cung cấp một thước đo điện tích thực bao gồm, nhưng độ lệch điện trường cung cấp một thước đo độ chặt của nguồn và cũng bao gồm hàm ý được sử dụng để bảo vệ điện tích.
Định luật thứ hai: Định luật Gauss cho từ tính
Các luật Maxwell thứ hai là luật Gauss được sử dụng cho từ tính. Định luật Gauss phát biểu rằng độ lệch của từ trường bằng không. Định luật này áp dụng cho từ thông qua một bề mặt kín. Trong trường hợp này, vectơ diện tích hướng ra khỏi bề mặt.
Từ trường của vật liệu sẽ được tạo ra thông qua một mẫu có tên là lưỡng cực. Các cực này được biểu thị tốt nhất bằng các vòng dòng điện tuy nhiên tương tự như các điện tích từ tích cực cũng như âm dội vào nhau một cách vô hình. Trong điều kiện của đường sức, định luật này nói rằng đường sức từ không bắt đầu cũng không kết thúc mà tạo ra các vòng khác nhau mở rộng đến vô cùng và ngược lại. Nói cách khác, bất kỳ đường sức từ nào đi qua một mức nhất định đều phải thoát ra khỏi vùng đó ở một nơi nào đó.
Luật này có thể được viết dưới hai dạng cụ thể là dạng tích phân và dạng vi phân. Hai dạng này bằng nhau vì theo định lý phân kỳ.
Luật thứ ba: Luật cảm ứng của Faraday
Các luật Maxwell thứ ba là luật Faraday được sử dụng để cảm ứng. Định luật Faraday phát biểu rằng từ trường thay đổi theo thời gian sẽ tạo ra điện trường như thế nào. Ở dạng tích phân, nó định nghĩa rằng nỗ lực đối với mỗi điện tích đơn vị là cần thiết để di chuyển một điện tích trong vùng của một vòng khép kín bằng với tốc độ giảm của từ thông trong bề mặt bao quanh.
Tương tự như từ trường, điện trường cảm ứng bao gồm các đường sức khép kín, nếu không được đặt bởi điện trường tĩnh. Tính năng cảm ứng điện từ này là nguyên lý hoạt động đằng sau một số máy phát điện : ví dụ, một nam châm có thanh quay sẽ tạo ra sự thay đổi từ trường, do đó tạo ra điện trường trong một dây dẫn gần.
Định luật thứ tư: Định luật Ampere
Các thứ tư của định luật Maxwell là định luật Ampere . Định luật Ampere phát biểu rằng việc tạo ra từ trường có thể được thực hiện theo hai phương pháp cụ thể là với dòng điện cũng như với điện trường thay đổi. Trong kiểu tích phân, từ trường cảm ứng trong vùng của bất kỳ vòng kín nào sẽ tỷ lệ thuận với dòng điện và dòng dịch chuyển trên khắp bề mặt được bao bọc.
Định luật Maxwell’s ampe sẽ làm cho bộ phương trình trở nên đáng tin cậy chính xác đối với trường không tĩnh mà không làm thay đổi định luật Ampe cũng như Gauss đối với trường cố định. Nhưng kết quả là nó hy vọng rằng sự thay đổi của từ trường sẽ tạo ra điện trường. Do đó, các phương trình toán học này sẽ cho phép sóng điện từ tự túc di chuyển qua không gian trống. Tốc độ sóng điện từ có thể được đo và có thể được mong đợi từ các thí nghiệm về dòng điện cũng như điện tích phù hợp với tốc độ ánh sáng và đây là một loại bức xạ điện từ.
∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t
Vì vậy, đây là tất cả về Phương trình Maxwell . Từ các phương trình trên, cuối cùng, chúng ta có thể kết luận rằng các phương trình này bao gồm bốn định luật liên quan đến điện trường (E) cũng như từ trường (B) đã được thảo luận ở trên. Phương trình Maxwell có thể được viết dưới dạng tích phân tương đương cũng như vi phân. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, các ứng dụng của Phương trình Maxwell là gì?
