Как вывести электромагнитные волны из уравнений Максвелла?

Привет всем, в предыдущей статье мы рассмотрели следующее Уравнения Максвелла. Этот набор уравнений был признан самой красивой формулой 2020 года, сравнимой с Формула механики Ньютона, Уравнение Эйнштейна для массы и энергии, и Формула Эйлера.

Некоторые студенты могут спросить: а разве это не просто сложные математические символы?

• Закон Гаусса для электричества
• Закон магнетизма Гаусса
• Закон электромагнитной индукции Фарадея
• Закон контура Ампера?

Да, и вот тут-то все и становится интересным.

Прорыв: Ток смещения предсказывает электромагнитные волны

Это уравнение предсказал существование электромагнитных волн и открыли эру беспроводной связи.

Сайт красная часть в уравнении - это плотность тока смещения, также представленный JD, который представляет собой ток смещения, проходящий через единицу площади.

Это Ток смещения не зависит тока проводимости в теореме о петле Ампера. Она была предложена Максвеллом для решения проблемы применения закона Ампера к нестационарные течениядоказывая это:

• Не только постоянные токи может генерировать магнитные поля
• Но также изменение электрических полей может генерировать магнитные поля

Так что для меняющегося электрического поля и меняющегося магнитного поля, это ты во мне, я в тебе, что это такое? Разве это не электромагнитная волна? Да, величие уравнений Максвелла в том, что путем простого математического вывода мы можем получить волновое уравнение электромагнитного поля.

Давайте разберемся в этом вместе:

Для простоты мы привели уравнение электрического поля в одномерных пассивных условиях - волновое уравнение идеального электрического поля. В то же время, согласно уравнениям Максвелла ④, мы также можем вывести волновое уравнение магнитного поля. Ниже мы приведем простейшее волновое уравнение одномерного пассивного электромагнитного поля,

А скорость волны v в этом волновом уравнении равна скорости света в вакууме ≈ 3*10^8 м/с

Предсказание Максвелла и подтверждение Герца

Когда Максвелл впервые предсказал существование электромагнитных волн и предположил, что свет сам по себе является электромагнитной волнойНо у научного сообщества были серьезные сомнения.

Только после того, как 1888, через девять лет после смерти Максвелла, что Hertz подтвердил существование электромагнитных волн с помощью экспериментов. Он также измерил скорость их распространения с помощью прибора метод стоячей волныи опубликовали результаты в журнале:

"Об электромагнитных волнах в воздухе и их отражениях"

Но подтверждение скорости волн не обязательно означает, что световые волны - это электромагнитные волны.

---

Дальнейшее доказательство Герца

В последующих экспериментах Герц убедился в этом:

• Отражение
• Преломление
• Фокусировка
• Помехи
• Дифракция
• Поляризация

...электромагнитных волн - и отметил, что:

Электромагнитные волны - это поперечные волны -
с теми же свойствами, что и световые волны.

Только тогда Предсказание Максвелла полностью признана научным сообществом.

Фейнман и Эйнштейн о гении Максвелла

Фейнман однажды похвалил Максвелла в своей книге Лекции по физике:

"Свет - эта обычная и неуловимая вещь - настолько важен и загадочен, что при написании Бытия Богу понадобился особый день для его создания. Но когда Максвелл завершил свое открытие, он мог сказать: Пока существуют электричество и магнетизм, будет существовать и свет".

Теория относительности Эйнштейна также была Под глубоким влиянием МаксвеллаОсобенно в том, что касается:

Инвариантность скорости света

Электромагнитная симметрия

Симметрия пространства-времени

Наследие Максвелла и будущее радиочастотной инженерии

Сайт Ход истории полон поворотов и изгибов. Максвелл не был признан величайшим математическим физиком после Ньютона до успеха эксперимента Герца.

Эйнштейн однажды вздохнул:

"Физикам потребовалось много лет, чтобы понять всю значимость открытия Максвелла. Его гений был повержен только после того, как Герц подтвердил существование электромагнитных волн экспериментальным путем".

От Кулона до радиочастотных инженеров

Теория электромагнетизма - это великолепное здание.

• Потребовалось более 110 лет с сайта Теорема Кулона (1785) на Эксперимент Герца (1888).
• Ампер, Гаусс и Фарадей заложили прочный фундамент.
• Максвелл построил конструкцию.
• Hertz воплотили ее в жизнь, доказав экспериментально.

И сегодня - наша задача как Радиочастотные инженеры и разработчики антенн это:

Сделайте это здание более комфортным и удобным для жизни.