המשוואות של מקסוול

לאורך ההיסטוריה היו מדענים רבים שתרמו תרומה עצומה למדע שגרמה להתקדמות אדירה. זהו המקרה של הפיזיקאי הסקוטי ג'יימס פקיד מקסוול. פיזיקאי זה ניסח את התיאוריה הקלאסית של אלקטרומגנטיות על ידי צמצום העובדה שאור עשוי משדות חשמליים ומגנטיים המתפשטים ברציפות דרך החלל. כל הניכויים הללו הוצגו ב משוואות מקסוול כדי לשקף ולהדגים את התיאוריה שלך. תיאוריה זו הובילה לחיזוי קיומם של גלי רדיו וגלי רדיו.

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם את כל הביוגרפיה, ההישגים ההיסטוריים על המשוואות של מקסוול.

ביוגרפיה של מקסוול

יש לזכור כי כל המדענים מתחילים מעבודה שנעשתה על ידי מדענים קודמים אחרים. את האמירה הזו מבטא ניוטון בביטוי "כל המדענים עובדים על כתפי ענקים". המשמעות היא שרוב ההישגים נעשים הודות לעבודה שהיא ביצעה בעבר מדענים אחרים. עובדה זו נכונה במיוחד במקרה של מקסוול שכן הוא הצליח לשלב את כל הידע שהיה קיים כבר 150 שנה בנושא עבודתו. בדרך זו תוכלו לבטא את עקרונות החשמל, המגנטיות, האופטיקה והקשר הגופני שלהם.

ג'יימס פקיד מקסוול נולד באדינבורו בשנת 1831. משפחתו הייתה ממעמד הביניים. האיש הזה תמיד גילה סקרנות מוזרה עוד מילדותו המוקדמת. בגיל 14 בלבד כבר כתבתי מאמר. במאמר זה תיארתי את השיטות המכניות הראשונות שיוכלו לטפל בעקומות. הוא למד באוניברסיטאות באדינבורו ובקיימברידג 'שם הדהים סטודנטים ומורים בהתחשב ביכולתו לפתור בעיות מספריות. כל הבעיות הופיעו במקצועות המתמטיקה והפיזיקה שהיו קשים לשאר התלמידים.

בגיל 23 סיים לימודי מתמטיקה בטריניטי קולג ' ושנתיים לאחר מכן הצליח להשיג תפקיד כפרופסור לפילוסופיה במרישל קולג ', אברדין. הוא שהה באתר זה 4 שנים וגייס ידע רב. באופן שבשנת 1860 הצליח להשיג תפקיד דומה אך בקינגס קולג 'היוקרתי, לונדון. בערך בתקופה זו החל הזמן הפורה ביותר בכל הקריירה שלו. במקום הזה הייתה כלכלה טובה בהרבה שאפשרה לו לערוך ניסויים ולבדוק את התיאוריות שלו.

משוואות מקסוול

המשוואות של מקסוול הן אולי המורשת הטובה ביותר שהשאיר מדען זה. מכיוון שרמתו ותרומתו למדע גברו, הוא הצליח להצטרף לחברה המלכותית בשנת 1861. זה המקום בו הציבור או התיאוריה האלקטרומגנטית של האור חזרו עם משפחתו לבית הוריו בסקוטלנד. הוא מונה למנהל מעבדת קוונדיש בקיימברידג 'בשנת 1871. לבסוף נפטר מסרטן הבטן בגיל 48 בשנת 1879.

זהו פרסום המאמר שכותרתו "תיאוריה דינמית של השדה האלקטרומגנטי" שם הופיעו המשוואות של מקסוול לראשונה. משוואות אלה הן המשמשות לבטא בצורה ברורה ותמציתית את כל החוקים הפנומנולוגיים על חשמל ומגנטיות. יש לזכור כי הם נוסחו מאז המאה ה -XNUMX ו הסתמך על החוקים של אמפר, פאראדיי ולנץ. נכון לעכשיו, ההערה הווקטורית בה נעשה שימוש הוצגה כעבור שנים על ידי Heaviside ו- Gibbs.

חשיבות המשוואות של מקסוול

הערך של משוואות אלה ולא רק טמון בסינתזה של כל הרעיונות של כל המדענים שסיפקו מידע על חשמל ומגנטיות. וזהו המשוואות של מקסוול חשפו את הקשר האינטימי בין חשמל למגנטיות. ממשוואותיה ניתן היה להסיק משוואות אחרות, כמו משוואת הגלים ששימשה לחיזוי קיומם של גלים בעלי אופי אלקטרומגנטי המסוגלים להתפשט במהירות האור.

מכאן ניתן להסיק כי האור והמגנטיות הם היבטים של אותו חומר וכי האור הוא הפרעה אלקטרומגנטית. הודות לכך עבודתו של מקסוול שימשה לסינתזה ולאחדה של אופטיקה לאלקטרומגנטיות וחשפה את המהות האלקטרומגנטית שיש לאור. המהות האלקטרומגנטית של האור הייתה אמורה להתנסות במעבדה ובוצעה על ידי הפיזיקאי הגרמני היינריך הרץ בשנת 1887, שנים לאחר מותו של מקסוול.

זה יכול להיעשות על ידי בניית מתנד ששימש פולט ומהדהד שפעל כמקלט. הודות למכשירים אלו ניתן היה ליצור גלים ולקבל אותם במקום רחוק וזה גרם למהנדס איטלקי בשם גיירמו מרקוני יכול היה לשכלל את הטכניקה לייצור מהפכה טכנולוגית. המהפכה הטכנולוגית הזו היא תקשורת רדיו. חלק מהאלמנטים היומיומיים שיש לנו כיום, כמו טלפונים ניידים, מבוססים על טכנולוגיה זו שגילה גיירמו מרקוני.

די בכל הסיבות הללו כדי להאמין שלמשוואות של מקסוול, שעשויות להיראות בתחילה תיאורטיות מעט יותר ממדע בסיסי, היו בסופו של דבר יישומים מעולים בטכנולוגיה של ימינו. היישום של המשוואות של מקסוול בא לשנות את העולם בצורה כזו אנו יכולים לתקשר מרחוק באמצעות טלקומוניקציה.

מורשת

כל התרומות הללו אינן מוגבלות רק לתורת האלקטרומגנטיות והאור. יש לזכור שמקסוול היה פיזיקאי די סקרן שהתמסר גם לחקר קינטיקה של גזים ותרמודינמיקה. היבטים אלה יושמו בשיטות ניתוח סטטיסטיות שונות על מנת לקבוע את ההסתברות שיש לחלקיק בגז מדולל למהירות נתונה. גילוי זה היה כיום הוא מכנה זאת הפצת מקסוול-בולצמן.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על המשוואות של מקסוול וחשיבותן.