уравнения Максвеллауравнение
В 1860-х годах Джеймс Клерк Максвелл объединил открытия Кулона, Ампера и Фарадея в единую систему уравнений. Решающим шагом стало введение тока смещения — он добавил в закон Ампера член, пропорциональный скорости изменения электрического поля. Это замкнуло уравнения и позволило описать электромагнитные волны. Скорость этих волн вычислялась из постоянных электричества и магнетизма и с поразительной точностью совпала со скоростью света, доказав, что свет имеет электромагнитную природу. Современную компактную форму с помощью векторного анализа уравнениям придали Оливер Хевисайд и Джозайя Гиббс.
Как работает
В розетке переменный ток, он создаёт вокруг провода меняющееся магнитное поле, которое в свою очередь наводит ток в катушке двигателя. Антенна излучает радиоволны, раскачивая электроны; такие же колебания принимаются другой антенной. Микроволновка заставляет молекулы воды вращаться за счёт быстрого изменения электрического поля, нагревая пищу.
💡 «Демон Максвелла» — мысленный эксперимент о крошечном существе, способном сортировать молекулы без затрат энергии, бросая вызов второму закону термодинамики. Его опровержение привело к пониманию глубокой связи между информацией и физикой.
\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0}
E — вектор напряжённости электрического поля, ρ — плотность электрического заряда, ε₀ — электрическая постоянная, ε₀ ≈ 8.854×10⁻¹² Ф/м.
\nabla \cdot \mathbf{B} = 0
B — вектор магнитной индукции; дивергенция равна нулю, что означает отсутствие магнитных монополей.
\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}
E — напряжённость электрического поля, B — магнитная индукция, t — время; изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.
\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}
B — магнитная индукция, μ₀ — магнитная постоянная, μ₀ ≈ 1.257×10⁻⁶ Гн/м, J — плотность тока, ε₀ — электрическая постоянная, E — напряжённость электрического поля, t — время; электрический ток и изменяющееся электрическое поле создают вихревое магнитное поле.