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मैक्सवेल के 4 समीकरण

1865
  • James Clerk Maxwell
Historical laboratory scene depicting Maxwell's equations in electromagnetism research.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

मैक्सवेल के समीकरण चार युग्मित समीकरणों का एक समूह हैं। आंशिक विभेदक ये वे समीकरण हैं जो शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व की नींव बनाते हैं। ये वर्णन करते हैं कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे द्वारा और आवेशों और धाराओं द्वारा कैसे उत्पन्न और परिवर्तित होते हैं। ये हैं गॉस का नियम, चुंबकत्व के लिए गॉस का नियम, फैराडे का प्रेरण का नियम और एम्पीयर-मैक्सवेल का नियम।

मैक्सवेल के समीकरणों ने विद्युत, चुंबकत्व और प्रकाशिकी को एक एकल, सुसंगत सिद्धांत में एकीकृत किया। उनके विभेदक रूप में, वे इस प्रकार हैं: (1) गॉस का नियम: [latex]nabla cdot mathbf{E} = frac{rho}{varepsilon_0}[/latex], जो विद्युत क्षेत्र को उसके स्रोत, विद्युत आवेश घनत्व से संबंधित करता है। (2) चुंबकत्व के लिए गॉस का नियम: [latex]nabla cdot mathbf{B} = 0[/latex], जो बताता है कि कोई चुंबकीय एकध्रुव नहीं होते हैं। (3) फैराडे का प्रेरण नियम: [latex]nabla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}[/latex], यह दर्शाता है कि समय-परिवर्ती चुंबकीय क्षेत्र किस प्रकार एक परिसंचारी विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। (4) एम्पीयर-मैक्सवेल नियम: [latex]nabla times mathbf{B} = mu_0 left( mathbf{J} + varepsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t} right)[/latex], यह वर्णन करता है कि विद्युत धारा और समय-परिवर्ती विद्युत क्षेत्र द्वारा चुंबकीय क्षेत्र कैसे उत्पन्न होता है।

मैक्सवेल का सबसे महत्वपूर्ण और नवीन योगदान एम्पीयर के नियम में विस्थापन धारा पद (ε₀ → E → t) का जोड़ था। यह पद सैद्धांतिक संगति के लिए आवश्यक था, जिससे आवेश का संरक्षण सुनिश्चित होता था। इसका गहरा परिणाम स्व-प्रसारित विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी थी। निर्वात में इन समीकरणों को हल करके, मैक्सवेल ने एक तरंग समीकरण प्राप्त किया जिसकी गति c = 1/√μ₀ ε₀ द्वारा निर्धारित की गई थी, जो प्रकाश की मापी गई गति से मेल खाती थी। इससे यह सिद्ध हुआ कि प्रकाश स्वयं एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है। विद्युत चुम्बकीय तरंगएक क्रांतिकारी खोज जिसने भौतिकी को बदल दिया।

UNESCO Nomenclature: 2205
विद्युत और चुंबकत्व

Type

सैद्धांतिक ढांचा

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • कूलम्ब का नियम
  • बायोट-सावर्ट कानून
  • फैराडे का प्रेरण नियम
  • Ampère’s circuital law
  • गॉस का नियम
  • माइकल फैराडे द्वारा बल रेखाओं की अवधारणा

आवेदन

  • रेडियो और टेलीविजन प्रसारण
  • रडार प्रणालियाँ
  • वायरलेस संचार (वाई-फाई, सेलुलर)
  • माइक्रोवेव ओवन
  • ऑप्टिकल फाइबर संचार
  • electrical engineering and सर्किट डिज़ाइन
  • उपग्रह संचार

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • लंबी दूरी पर वायरलेस पावर ट्रांसफर
  • विद्युतचुंबकीय तरंगों के लिए मेटासामग्री-आधारित आवरण उपकरण
  • सुरक्षा और चिकित्सा निदान के लिए टेराहर्ट्ज़ (टीएचजेड) इमेजिंग
  • light-based computing (फोटोनिक circuits)
  • 6G और उससे आगे के लिए उन्नत एंटीना डिज़ाइन
  • विद्युतचुंबकीय रेलगन और प्रक्षेपण प्रणालियाँ
  • केंद्रित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करके गैर-आक्रामक चिकित्सा उपचार
  • atmospheric energy harvesting from ambient radio waves
  • विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के क्वांटम गुणों का उपयोग करके सुरक्षित संचार
  • उच्च निष्ठा वाले गतिशील होलोग्राफिक डिस्प्ले
संबंधित विषय: मैक्सवेल के समीकरण, विद्युत चुंबकत्व, शास्त्रीय विद्युतगतिकी, विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र, गॉस का नियम, फैराडे का नियम, एम्पीयर का नियम, विस्थापन धारा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें।

ऐतिहासिक संदर्भ

मैक्सवेल के 4 समीकरण

1854
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1852
1859
1860
1861
1865
1869
1871
1876

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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