ジェームズ・クラーク・マクスウェル
スコットランド人のジェームズ・クラーク・マックスウェル（1831 – 1879）は、電磁気学の分野での研究により、史上最も偉大な物理学者の一人とみなされています。マクスウェルは、ガウス、アンペール、ファラデーの理論を利用して、すべての電磁現象を説明する一連の 4 つの方程式を定式化し、真空中のこれらの波の方程式を見つけました。
マクスウェルはあらゆる研究にもかかわらず、彼の理論を証明することになる電磁波を生成または検出することができずに亡くなりました。ハイリンチ・ヘルツがマクスウェルの予言を実験的に証明したのは、彼の死後わずか8年後のことでした。マクスウェルの電磁気学への貢献により、彼はアイザック ニュートンやアルバート アインシュタインなどの物理学者と同等の地位を確立しました。
マクスウェル方程式
マクスウェルの方程式は、電磁気学をサポートするガウス、アンペール、ファラデーの理論に基づいており、電場と磁場を関連付けています。それぞれの法律がどのような構成になっているかを確認してください。
電気に関するガウスの法則: これはマクスウェルの 4 つの方程式の最初のものであり、その作成者である物理学者カール フリーデリック ガウスに敬意を表して名付けられました。これは電荷と電界の関係を確立し、次のように言えます。
「真空中の閉じた表面を通る電場の流れは、表面内部の電荷の合計を真空の誘電率で割ったものに等しい。」
磁気に関するガウスの法則:
「閉じた表面内で生じる磁束はゼロです」
この法則は、磁気単極子の存在が不可能であること、つまり孤立した S 極や N 極が存在しないことを強調しています。さらに、正電荷で始まり負電荷で終わる電力線とは異なり、磁力線は連続的であると述べています。
アンペールの法則:アンドレ マリー アンペールにちなんで名付けられたこの法則は、磁場と電荷または電流の動きを関連付けます。
「強度 i の電流または電場の流れの変化により、磁場が発生する可能性があります。」
ファラデーの法則:磁界と電界の関係を確立します。
「磁場の流れの変化により電場が発生する」
高等教育コースでのみ学習される高度な数学概念の知識が必要であるため、これらの法則を表すために数学的記述は使用されませんでした。
この一連の方程式により、マクスウェルは電磁波の方程式を導出し、機械波との類推に基づいて、これらの波の速度の式に到達しました。
いる：
μ – 媒体の透磁率。
ε – 媒体の誘電率。
真空のμとεの値を使用すると、光の速度に等しい真空中の電磁波の速度が得られます: c = 3。 10 8メートル/秒。この発見により、マクスウェルは光は電磁波であると信じるようになりましたが、それが証明されたのは数年後のことでした。