マクスウェル方程式
マクスウェル方程式とは電磁界のすべての事象がこの方程式で説明できるという、1864年にマクスウェルさんが発表した方程式です。重要な方程式ですが、大学で学んだ時は正直、さっぱり理解できていませんでした(今、思えばもっと必死に理解しておくべきでした…)。
詳しい話は別途、『マイクロ波設計資料』で説明するとして、こちらではマクスウェル方程式がどういうものなのか紹介したいと思います。マクスウェル方程式は、積分形、微分形、divやrotという表記、ベクトル演算子∇用いた表記、電界Eを電束密度D(=εE)、磁界Hを磁束密度B(=μH)で表した表記等、教科書によって様々な形で表現されていますが、法則としてガウスの法則(電界)、ガウスの法則(磁界)、ファラデーの法則、アンペール・マスクウェルの法則の4つになります。
ガウスの法則(電界)は電荷と電界の関係を示し、ガウスの法則(磁界)は磁気ものポールは存在しないことを示しています。また、ファラデーの法則は磁束の変動が電界を生じさせることを示し、アンペール・マスクウェルの法則では、電流や変動する電束によって磁界が生じることを示しています。これらの方程式を用いることで、静電容量やインダクタンス、電磁波が空間中に伝わることを説明することができます。
この方程式が実際の設計にどのように役に立っているのか、具体例を今後説明していきます。