Urodził się 13 czerwca 1831 roku w Edynburgu. Był dzieckiem nieśmiałym, zamkniętym w sobie, pogrążonym w książkach.
Maxwell zajmował się badaniem właściwości światła, sformułował teorię barw, a w 1861 roku uzyskał pierwszą barwną fotografię, jednak najwybitniejsze osiągnięcia związane są z elektrycznością i magnetyzmem. Maxwell zajmował się też kinetyczną teorią gazów - jego imieniem nazywany jest rozkład energii cząsteczek gazu w warunkach równowagi termodynamicznej. Jako pierwszy wyjaśnił też naturę pierścieni Saturna, znanych od czasów Galileusza.
Zależności matematyczne sformułowane przez Maxwella w 1864 roku i znane jako równania Maxwella, stanowią uogólnienie wszystkich poprzednio znanych praw opisujących zjawiska elektrostatyczne i magnetostatyczne, jak również zjawiska towarzyszące przepływowi prądu stałego i zmiennego. Teoria elektromagnetyzmu pomimo logiczności i zgodności z doświadczeniem wolno zdobywała sobie uznanie.
Maxwell, mimo że teoretyk, przy formułowaniu teorii gazów przeprowadzał doświadczenia. Przy zmienianiu temperatury pomagała mu żona, która (w mroźny dzień) otwierała i zamykała okno w mieszkaniu.
1. Prawo Gaussa dla elektryczności
czyli twierdzenie o grubym profesorze:
"Aby wiedzieć ile waży profesor, nie trzeba go wsadzać na wagę, wystarczy
sprawdzić, jaki numer koszuli nosi"
Innymi słowy:
Zsumowany strumień pola elektrycznego wychodzący przez zamkniętą
powierzchnię jest równy ładunkowi netto zawartemu wewnątrz tej powierzchni
2. Prawo Gaussa dla magnetyzmu
czyli twierdzenie o dziurawej beczce:
"Ile wody wciecze, tyle uciecze"
Innymi słowy:
Strumień pola magnetycznego przechodzący przez zamkniętą powierzchnię jest
równy zero
Albo też:
Linie pola magnetycznego są zawsze zamknięte
3. Prawo indukcji Faraday'a
Innymi słowy:
Siła elektromotoryczna jest równa szybkości zmian strumienia
magnetycznego
4. Prawo Ampère'a
czyli twierdzenie o lisku, co chodzi koło drogi:
"Tyle się lisek nachodzi, ile dzieci w kółku siedzi"
Innymi słowy:
Scałkowane pole magnetyczne wzdłuż zamkniętej pętli jest równe
sumie prądów, jakie przecinają powierzchnię opisaną przez tę pętlę.
UWAGA:
4a. Do prawa Ampère'a jest mała poprawka:
która umożliwia, że prąd (zmienny) prześlizguje się, np. między okładkami kondensatora.
| 1. |  |
| 2. |  |
| 3. |  |
| 4. |  |
1. Dywergencja pola elektrycznego jest równa gęstości ładunku;
2. Dywergencja pola magnetycznego jest zero - nie istnieją monopole magnetyczne (lub przynajmniej tak wierzy większość fizyków);
3. Rotacja pola elektrycznego jest równa szybkości zmian pola magnetycznego;
4. Rotacja pola magnetycznego jest równa gęstości prądu plus prąd przesunięcia
W warunkach próżni (ρ=0, j=0) z równań (3) i (4) otrzymuje się
a w przypadku jednowymiarowym
czyli:
falę rozchodzącą się w próżni (!)
Równania szkockiego brodacza są jednym z największych tryumfów ludzkiego umysłu!