جدول المحتويات
معادلات ماكسويل للكهرباء والمغناطيسية
معادلات ماكسويل هي مجموعة من المعادلات التي تصف الظواهر الكهربائية والمغناطيسية. وهي عبارة عن 4 معادلات رئيسية:
- معادلة قانون كولوم: تصف التفاعل الكهروستاتيكي بين الشحنات الكهربائية.
- معادلة الدوامة المغناطيسية: تصف التفاعل المغناطيسي بين التيار الكهربائي والمجال المغناطيسي.
- معادلة فاراداي: تصف التغير الزمني في المجال المغناطيسي بسبب التغير الزمني في المجال الكهربائي.
- معادلة التدفق المغناطيسي: تصف كمية المجال المغناطيسي التي تخرج من سطح مغناطيسي ما.
يمكن كتابة هذه المعادلات بشكل مختصر باستخدام الرموز الرياضية والمشتقات الجزئية، كما يلي:
- قانون كولوم: ∇ · E = ρ / ε₀
حيث:
∇ هو العامل الرمزي لعملية المشتق الجزئي،
E هو المجال الكهربائي،
ρ هي الكثافة الشحنة،
ε₀ هو الثابت الكهربائي للفراغ. - معادلة الدوامة المغناطيسية: ∇ × B = μ₀J + μ₀ε₀ ∂E / ∂t
حيث:
B هو المجال المغناطيسي،
J هو الكثافة الحالية الكهربائية،
μ₀ هو الثابت المغناطيسي للفراغ. - معادلة فاراداي: ∇ × E = -∂B / ∂t
- معادلة التدفق المغناطيسي: ∇ · B = 0
استخدام هذه المعادلات لوصف الظواهر الكهربائية والمغناطيسية
يمكن استخدام هذه المعادلات لوصف الظواهر الكهربائية والمغناطيسية في مجموعة متنوعة من الأنظمة، بما في ذلك الدوائر الكهربائية والأجسام المغناطيسية والموجات الكهرومغناطيسية والمجالات الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر وغيرها من الأنظمة. فعلى سبيل المثال،
يمكن استخدام هذه المعادلات لحساب المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي والتيارات الكهربائية في دوائر كهربائية مختلفة،
ويمكن استخدامها أيضاً لدراسة الظواهر الكهرومغناطيسية في أجسام مغناطيسية مثل المغناطيسات والأقراص الصلبة وغيرها. كما يمكن استخدام هذه المعادلات لدراسة الحقول الكهرومغناطيسية التي تتولد نتيجة التفاعل بين الموجات الكهرومغناطيسية والمواد المختلفة،
مثل تفاعل الضوء مع المواد والأشعة الكونية وغيرها. ويمكن استخدامها أيضاً لدراسة الحقول الكهرومغناطيسية في الفضاء الحر، وكذلك لدراسة الظواهر الكهرومغناطيسية في العوازل الكهربائية والمواد الشبه موصلة وغيرها.
