Maxwellgleichungen
Die Maxwellgleichungen beschreiben die zeitliche Entwicklung und den Zusammenhang von elektrischem und magnetischem Feld, zusammen Elektromagnetismus genannt.
Die Gleichungen lauten (in SI-Einheiten):
Diese Gleichung besagt, dass die Ladung die Quelle des elektrischen Feldes ist. D ist hierbei der sogenannte Verschiebungsstrom. Hierbei handelt es sich um das elektrische Feld E, bei dem die Polarisation des Mediums bereits herausgerechnet worden ist. Im Vakuum ist D (bis auf einen Faktor, der nur durch das Einheitensystem bedingt ist) dasselbe wie E.
ρ ist die Ladungsdichte (Ladung/Volumen).
Diese Gleichung besagt, dass die Wirbel des elektrischen Feldes von der zeitlichen Änderung der magnetischen Induktion abhängen.
Diese Gleichung besagt, dass die magnetische Induktion quellenfrei ist, es also keine magnetische Monopole gibt.
Diese Gleichung besagt, dass die Wirbel des Magnetfeldes vom elektrischen Strom und von der zeitlichen Änderung des Verschiebungsstroms abhängen.
Das Magnetfeld H ist die magnetische Induktion B, bereinigt um Effekte des Mediums (Paramagnetismus, Diamagnetismus). Im Vakuum sind B und H (wiederum bis auf einen Faktor, der nur durch das Einheitensystem bedingt ist) identisch.
j ist die Stromdichte, die angibt, wieviel Strom in welche Richtung fließt.
E und B sind die physikalischen Felder, D und H beruhen auf Näherungen des Verhaltens im Festkörper.
E, B, D, H und j sind Vektoren, ρ ist ein Skalar.
Im Vakuum (ρ=0, j=0) kann man aus diesen Gleichungen eine Wellengleichung ableiten, die Wellen mit Lichtgeschwindigkeit beschreibt. Hierbei handelt es sich um die elektromagnetischen Wellen.
Die Maxwellgleichungen beschreiben das Verhalten des elektromagnetischen Feldes. Die aus ihnen entwickelte physikalische Theorie wird Elektrodynamik genannt. Wenn man quantenphysikalische Effekte berücksichtigen will, arbeitet man in der Quantenelektrodynamik.