جمعه, ۱۲ بهمن, ۱۴۰۳ / 31 January, 2025
مجله ویستا
معادلات ماکسول
جیمز کلرک ماکسول (James Clerk Maxwell) ، که در سال کشف قانون القای فاراده به دنیا آمد ، بیشتر عمر کوتاه اما پر بار ، خود را در راه تدوین مبانی نظری کشفهای تجربی فاراده صرف کرد. و به این ترتیب توانست معادلات احساسی خود را که بعد او تحسین همگان را برانگیخت، ابداع کند.
بطوری که انیشتین با دو شکافی زیاد در معادلات ماکسول ، به نظریه نسبت رهنمون شد. انیشتین بزرگترین تحسین کننده ماکسول ، درباره او نوشت: "احساسات او را در لحظهای تصویر کنید که معادلات دیفرانسیل فرمولبندی میشد. توسط می برایش ثابت کردند که میدانهای الکترومغناطیسی به صورت امواج قطبیده و با سرعت نور منتشر میشوند."
● شباهت معادلات ماکسول با معادلات دیگر
در مطالعه مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک به یک سری قوانین و معادلات برخورد میکنیم که تا حد امکان یک موضوع را بطور کامل بیان میکنند. مثلا در مکانیک کلاسیک قوانین حرکت نیوتن نقش کلیدی بازی میکنند، به گونهای که تشریح حرکت بدون استفاده از این قوانین عملا غیر ممکن است. در ترمودینامیک نیز سه قانون اساسی وجود دارند که همواره بحثهای ترمودینامیک پیرامون این قوانین صورت میگیرد.
اغراق نکردهایم که اگر بگوییم کلیه مباحث الکترومغناطیس کلاسیک بر اساس معادلات ماکسول صورت میگیرند. البته معادلات دیگری مانند معادله مربوط به شدت میدان الکتریکی و موارد دیگر نیز وجود دارند، اما همه این کمیتها باید به گونهای تعیین شوند که معادلات ماکسول را ارضا کنند، یعنی جهت امتحان درست یا غلط بودن محاسبه یک کمیت مانند میدان الکتریکی یا میدان مغناطیسی کافی است، کمیت مورد نظر در معادلات ماکسول قرار دهیم، اگر در این معادلات صدق کرد، نتیجه محاسبه درست بوده ، در غیر این صورت نتیجه محاسبه غلط خواهد بود.
● تاریخچه
ماکسول نظریه الکترومغناطیس خود را در کتابی تحت عنوان "رسالهای درباره الکتریسته و مغناطیس" که در سال ۱۸۷۳ یعنی درست ۶ سال قبل از نوشتن ، انتشار یافت، ارائه داد. اولیور هوی ساید (Oliver Heaviside) ، که به عنوان فردی بسیار خود آموخته و تلگرافچی بیکار شده شهرت داشت، نظریه الکترومغناطیس را در سالهای ۱۸۷۰ بخوبی فرا گرفته بود و همان اوست که نظریه ماکسول را در قالب چهار معادلهای که امروزه میشناسیم، در آورده است.
● مقایسه قوانین حرکت نیوتن با قوانین ماکسول
گفتیم که معادلات ماکسول ، در الکترومغناطیس همان اهمیتی را دارد که قوانین حرکت نیوتن در مکانیک کلاسیک دارند. اما میان این دو تفاوت فاحشی وجود دارد. انیشتین نظریه نسبیت خود را در سال ۱۹۰۵ ، یعنی تقریبا ۲۰۰ سال بعد از اعلام قوانین حرکت نیوتن و در حدود ۴۰ سال بعد از معرفی معادلات ماکسول ارائه داد. همانگونه که معرفی شده است، در حالتهایی که سرعت اجسام نزدیک سرعت نور میشود، باید قوانین نیوتن بطور جدی تصحیح شوند، اما در این حالتها لزومی ندارد که تغییری در معادلات ماکسول داده شود، این معادلات با نظریه نسبیت خاص کاملا سازگار است. در واقع ، نظریه انیشتین از تفکر عمیق و دقیق او در باره معادلات الکترومغناطیس ماکسول نشات گرفته است.
● تشریح معادلات ماکسول
۱) معادله اول که میتوان آنرا قانون گاوس در الکتریسته نیز نامید، بیان میکند که میدان الکتریکی با مقدار باری آن میدان را ایجاد میکند، رابطه مستقیم دارد.
۲) معادله دوم که میتوان آنرا قانون گاوس در مغناطیس نام نهاد، بیان میکند، که تکقطب مغناطیسی وجود ندارد. یعنی بر خلاف بارهای مثبت و منفی که میتوانند جدا از هم وجود داشته باشند، هرگز نمیتوانیم دو قطب مغناطیسی (به عنوان مثال قطبهای یک آهنربا) را از هم جدا کنیم.
۳) معادله سوم که به قانون القای فارادی معروف است، بیان میکند که اگر میدان مغناطیسی (جدا از نظر تعداد یا از نظر جهت) تغییر کند، میدان الکتریکی در مدار القا میشود که به آن میدان الکتریکی القایی میگویند.
۴) معادله چهارم که به عنوان قانون آمپر نیز معروف است، بیان میکند که میدان مغناطیسی را میتواند در نتیجه یک میدان الکتریکی متغیر و یا یک جریان الکتریکی متغیر ایجاد کرد.
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست