Was sind Maxwell-Gleichungen?

Maxwells Gleichungen haben mit vier verschiedenen Gleichungen zu tun, die sich mit dem Thema Elektromagnetismus befassen. Interessanterweise war der Urheber dieser Gleichungen nicht derjenige, der diese vier Gleichungen aus einem größeren Werk herausgelöst und als eigenständige und maßgebliche Gruppe dargestellt hat. Die formale Struktur von Maxwells Gleichungen, die erstmals 1884 von Oliver Heaviside und William Gibbs vorgestellt wurde, basiert auf der Arbeit von James Clerk Maxwell in den 1860er Jahren.

Jede der vier Komponenten des Gleichungssystems ist so konfiguriert, dass vier verschiedene Aspekte des Elektromagnetismus angesprochen werden. Als Gruppe versucht Maxwell's Equations, die Beziehung zwischen elektrischer Ladung, magnetischem Feld, elektrischem Feld und elektrischem Strom zu artikulieren. Von den vier Gleichungen, die Teil dieser Gruppe sind, wurde nur eine von Maxwell selbst entwickelt. Die anderen drei waren vorbestehende Verständnisse, die von anderen auf dem Gebiet aufgestellt und von Maxwell in seiner Arbeit „On Physical Lines of Force“ von 1861 interpretiert wurden.

Die von Maxwell gemachten Erklärungen und die Art und Weise, wie er die Grundlagen des Ampere-Gesetzes, des Faraday-Gesetzes und des Gauss-Gesetzes miteinander verband, erwiesen sich jedoch als überzeugende Forschungsergebnisse und fanden breite Zustimmung. Gibbs und Heaviside nahmen nur geringfügige Änderungen vor, um die Entwicklung des Elektromagnetismus zu berücksichtigen. Sie extrahierten diese vier Elemente aus Maxwells früheren Arbeiten und nannten die Kombination Maxwells Gleichungen.

Es gibt auch einen zweiten Satz von Maxwells-Gleichungen, der manchmal mit dem primären Satz von vier verwechselt wird. Abgeleitet von Maxwells 1865er Arbeit „A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field“ (Eine dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes) ergibt diese Kombination von Gleichungen eine Summe von acht. In diesem Körper aus acht Gleichungen sind sechs davon tatsächlich in einem Muster konstruiert, das einen Satz von drei Teilgleichungen enthält. In Bezug auf die Ideen hinter den Gleichungen, die in jeder einzelnen Menge enthalten sind, entspricht die Vier-Gleichungen-Gruppe mehr oder weniger den Ideen, die in der größeren Menge von acht komplizierteren Gleichungen zu finden sind.

Unabhängig davon, ob es sich um den Satz von vier Maxwell-Gleichungen oder um den größeren und umfassenderen Satz von acht Gleichungen handelt, sind die in den Gleichungen enthaltenen Konzepte weiterhin für die Erforschung des Elektromagnetismus von Bedeutung.