麦克斯韦方程组(彩图完美解释版).doc

麦克斯韦方程组(彩图完美解释版)
麦克斯韦方程组
关于热力学的方程,详见“麦克斯韦关系式”。
麦克斯韦方程组(英语:Maxwell's equations)是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。
它含有四个方程,不仅分别描述了电场和磁场的行为,也描述了它们之间的关系。
麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与磁场的四个基本方程。
在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。
该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律,并预言了电磁波的存在。
麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是:
变化的磁场可以激发涡旋电场,
变化的电场可以激发涡旋磁场;
电场和磁场不是彼此孤立的,
它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场
(也是电磁波的形成原理)。
麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来,
建立了完整的电磁场理论体系。
这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组,是英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。
从麦克斯韦方程组,可以推论出光波是电磁波。
麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。
从这些基础方程的相关理论,发展出现代的电力科技与电子科技。
麦克斯韦1865年提出的最初形式的方程组由20个等式和20个变量组成。
他在1873年尝试用四元数来表达,但未成功。
现在所使用的数学形式是奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯于1884年以矢量分析的形式重新表达的。
麦克斯韦方程组的地位
麦克斯韦方程组在电磁学中的地位,如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。
以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论,是经典物理学最引以自豪的成就之一。
它所揭示出的电磁相互作用的完美统一,为物理学家树立了这样一种信念:
物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。
另外,这个理论被广泛地应用到技术领域。
1845年,关于电磁现象的三个最基本的实验定律:
库仑定律(1785年),
安培—毕奥—萨伐尔定律(1820年),
法拉第定律(1831-1845年)
已被总结出来,
法拉第的“电力线”和“磁力线”概念已发展成“电磁场概念”。
场概念的产生,也有麦克斯韦的一份功劳,这是当时物理学中一个伟大的创举,因为正是场概念的出现,使当时许多物理学家得以从牛顿“超距观念”的束缚中摆脱出来,普遍地接受了电磁作用和引力作用都是“近距作用”的思想。
1855年至1865年,麦克斯韦在全面地审视了库仑定律、安培—毕奥—萨伐尔定律和法拉第定律的基础上,把数学分析方法带进了电磁学的研究领域,由此导致麦克斯韦电磁理论的诞生。
麦克斯韦方程组的积分形式:
(1)描述了电场的性质。
电荷是如何产生电场的高斯定理。
(静电场的高斯定理)
电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比。
电场 E (矢量)通过任一闭曲面的通量,即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包围的总电荷量。
静电场(见电场)的基本方程之一,它给出了电场强度在任意封闭曲面上的面积分和包围在封闭曲面内