Maxwell denklemleri bilim adamı tarafından yayınlandı ' James Clerk Maxwell '1860 yılında. Bu denklemler yüklü atomların veya elementlerin Elektrik gücü ve her birim yük için bir manyetik kuvvet. Her birim yükün enerjisi alan olarak adlandırılır. Aksi takdirde elemanlar hareketsiz olabilir. Maxwell denklemleri, manyetik alanların nasıl oluşturulabileceğini açıklar. elektrik akımları yüklerin yanı sıra ve son olarak, bir elektrik alanının nasıl manyetik alan üretebileceğini açıklarlar. Birincil denklem, bir yük ile oluşan elektrik alanını belirlemenize izin verir. Bir sonraki denklem manyetik alanı belirlemenize izin verir ve kalan ikisi alanların kaynakları etrafında nasıl aktığını açıklayacaktır. Bu makale tartışılıyor Maxwell teorisi veya Maxwell yasası . Bu makale, Maxwell elektromanyetik teorisi .
Maxwell Denklemleri nelerdir?
Maxwell Denklemi türetme dört denklem tarafından toplanır, burada her denklem bir gerçeği buna karşılık olarak açıklar. Tüm bu denklemler Maxwell tarafından icat edilmedi, ancak Faraday, Gauss ve Ampere tarafından yapılan dört denklemi birleştirdi. Maxwell, dördüncü denkleme bir bilgi parçası dahil etmesine rağmen, bu denklemi tamamlayan Ampere yasasıdır.
Maxwells Denklemleri
- Birinci yasa Gauss yasası statik elektrik alanları için tasarlanmıştır
- İkinci yasa da Gauss yasası statik manyetik alanlar için tasarlanmıştır
- Üçüncü yasa Faraday yasası Bu, manyetik alanın değişiminin bir elektrik alanı oluşturacağını söyler.
- Dördüncü yasa Ampere Maxwell yasası elektrik alanın değişiminin bir manyetik alan oluşturacağını söyler.
3 ve 4'ün iki denklemi bir elektromanyetik dalga kendi kendine yayılabilir. Bu denklemlerin gruplanması, bir manyetik alan değişikliğinin bir elektrik alanı değişikliği üretebileceğini ve daha sonra bunun ek bir manyetik alan değişikliği üreteceğini söyler. Bu nedenle bu seri devam ettiği gibi, elektromanyetik bir sinyal hazır olduğu gibi uzaya yayılır.
Maxwell’in Dört Denklemi
Maxwell’in dört denklemi Akımın yanı sıra elektrik kaynaklarından oluşan iki alanı açıklar. Alanlar manyetik olduğu kadar elektriktir ve zaman içinde nasıl değiştikleri. Dört Maxwell denklemi aşağıdakileri içerir.
- Birinci Yasa: Gauss'un Elektrik Yasası
- İkinci Yasa: Gauss'un Manyetizma Yasası
- Üçüncü Yasa: Faraday’ın İndüksiyon Yasası
- Dördüncü Yasa: Ampere Yasası
Yukarıdaki dört Maxwell denklemi elektrik için Gauss, manyetizma için Gauss, Faraday'ın indüksiyon yasasıdır. Ampere yasası gibi farklı şekillerde yazılmıştır İntegral formda Maxwell denklemleri , ve Diferansiyel bir biçimde Maxwell denklemleri aşağıda tartışılan.
Maxwell Denklem Sembolleri
Maxwell denkleminde kullanılan semboller şunları içerir:
- DIR-DİR elektrik alanını belirtir
- M manyetik alanı gösterir
- D elektrikle yer değiştirmeyi belirtir
- H manyetik alan gücünü gösterir
- P. yük yoğunluğunu belirtir
- ben elektrik akımını gösterir
- ε0 geçirgenliği gösterir
- J mevcut yoğunluğu gösterir
- μ0 geçirgenliği gösterir
- c ışık hızını gösterir
- M Mıknatıslanma anlamına gelir
- P Polarizasyonu gösterir
Birinci Yasa: Gauss'un Elektrik Yasası
ilk Maxwell yasası Gauss yasasıdır hangisi için kullanılır elektrik . Gauss yasası, herhangi bir kapalı yüzeyden gelen elektrik akısının, yüzeyde bulunan tüm yük ile orantılı olacağını tanımlar.
Gauss yasası integral formu, yüklü nesneler bölgesinde elektrik alan hesaplaması sırasında uygulamayı keşfeder. Bu yasayı elektrik alanındaki bir noktasal yüke uygulayarak, Coulomb yasasına bağlı olduğu gösterilebilir.
Elektrik alanının birincil bölgesi, dahil edilen net yükün bir ölçüsünü sağlasa da, elektrik alan sapması, kaynakların kompaktlığının bir ölçüsünü sunar ve ayrıca yükün korunması için kullanılan ima içerir.
İkinci Yasa: Gauss'un Manyetizma Yasası
ikinci Maxwell yasası Gauss yasasıdır manyetizma için kullanılır. Gauss yasası, manyetik alanın sapmasının sıfıra eşit olduğunu belirtir. Bu yasa, kapalı bir yüzeyden geçen manyetik akı için geçerlidir. Bu durumda, alan vektörü yüzeyden gösterir.
Malzemelerden kaynaklanan manyetik alan, dipol olarak adlandırılan bir model aracılığıyla oluşturulacaktır. Bu kutuplar en iyi şekilde akım döngüleri ile belirtilir, ancak pozitif ve negatif manyetik yükler görünmez bir şekilde birlikte seker. Alan çizgileri koşullarında, bu yasa manyetik alan çizgilerinin ne başladığını ne de bittiğini, aksi takdirde sonsuzluğa ve tersine genişleyen döngüler yarattığını belirtir. Başka bir deyişle, belirli bir seviyeden geçen herhangi bir manyetik alan çizgisi o hacimden bir yerden çıkmak zorundadır.
Bu yasa, farklı formun yanı sıra integral form olmak üzere iki formda yazılabilir. Bu iki form, diverjans teoremi nedeniyle eşittir.
Üçüncü Yasa: Faraday’ın İndüksiyon Yasası
üçüncü Maxwell yasası Faraday yasasıdır indüksiyon için kullanılan. Faraday yasası, zamanla değişen bir manyetik alanın nasıl bir elektrik alanı yaratacağını belirtir. İntegral formda, her birim yük için verilen çabanın, kapalı bir döngü bölgesinde, kapalı yüzey sırasında manyetik akının azalma hızına eşit olan bir yükü hareket ettirmek için gerekli olduğunu tanımlar.
Manyetik alana benzer şekilde, enerjisel olarak indüklenen elektrik alan, statik elektrik alanı tarafından yerleştirilmemişse, kapalı alan çizgileri içerir. Bu elektromanyetik indüksiyon özelliği, birkaçının arkasındaki çalışma prensibidir. elektrik jeneratörleri : örneğin, dönen çubuğu olan bir mıknatıs manyetik alan değişikliği yaratır ve bu da yakın bir telde bir elektrik alanı oluşturur.
Dördüncü Yasa: Ampere Yasası
Maxwell yasasının dördüncüsü, Ampere yasasıdır . Ampere yasası, manyetik alanların üretiminin elektrik akımı ve değişen elektrik alanları olmak üzere iki yöntemle yapılabileceğini belirtir. İntegral tipte, herhangi bir kapalı döngü bölgesinde indüklenen manyetik alan, kapalı yüzey boyunca elektrik akımı ve yer değiştirme akımıyla orantılı olacaktır.
Maxwell'in amper yasası, sabit alanlar için Amper ve Gauss yasalarını değiştirmeden denklem setini statik olmayan alanlar için doğru bir şekilde güvenilir hale getirecektir. Ancak sonuç olarak, manyetik alandaki bir değişikliğin bir elektrik alanını indükleyeceğini umuyor. Böylece, bu matematiksel denklemler boş uzayda hareket etmek için kendi kendine yeten elektromanyetik dalgaya izin verecektir. Elektromanyetik dalgaların hızı ölçülebilir ve bu akımlardan beklenebileceği gibi yük deneyleri de ışığın hızıyla eşleşir ve bu bir tür elektromanyetik radyasyondur.
∇ x B = J / ε0c2 + 1 / c2 ∂E / ∂t
Böylece, bu tamamen Maxwell denklemleri . Son olarak yukarıdaki denklemlerden, bu denklemlerin elektrik (E) ve manyetik (B) alanla ilgili dört yasayı içerdiği sonucuna varabiliriz. Maxwell denklemleri diferansiyel olduğu kadar eşdeğer integral şeklinde de yazılabilir. İşte size bir soru, Maxwell Denklemlerinin uygulamaları nelerdir?
