麥克斯韋方程組如何理解-tft每日頭條

麥克斯韋方程組如何理解

生活更新时间:2024-11-30 18:33:15

麥克斯韋方程組如何理解（麥克斯韋方程組簡析）1

麥克斯韋方程組的微分形式和積分形式

說到麥克斯韋的貢獻，我們必然會提到麥克斯韋方程組。左邊四個是微分形式，右邊是積分形式，我們以積分形式來說明。

麥克斯韋方程組如何理解（麥克斯韋方程組簡析）2

麥克斯韋方程組統一了電、磁、光，預言了電磁波的存在，揭示了光是一種電磁波的本質，并且預言電磁波以光速進行傳播。

那麼看似普通的四個方程到底有什麼神奇之處，居然有這麼大的效果呢？由于數學知識的局限，我們以右邊的積分形式來進行簡單的分析。

第一個方程：E表示電場，q是電量，任意曲面的電場通量（即積分）正比于内部包裹的電荷量。電場通量從電荷出發，既不會憑空産生，也不會憑空消失。

第二個方程：任意曲面的磁場通量等于零。

跟第一個方程形式類似，但不完全一樣。說明磁場是無源場，要麼首尾相連，要麼從無窮遠來到無窮無去，電場是有源場，也說明磁單極子不存在。要是誰能發現磁單極子，那很多理論需要改寫。

第三個方程：感應電場的強度等于磁通量的變化率。

其實是法拉第電磁感應定律的公式表達，說明的是發電機原理，磁通量的變化産生電場。

第四個方程：安培定則的電如何生磁。産生的電場與兩個因素有關，右邊的第一項是電場通量的變化率，右邊的第二項說明磁單極子不存在，電流也會産生磁場。

好的，麥克斯韋方程組介紹完了，但是我們好像還是看不出他的神奇之處啊。麥克斯韋的數學功底非常深厚，他根據這四個公式推導出波動方程，并據此推算出電磁波的速度等于光速，隻跟方程中的兩個常量有關。

麥克斯韋方程組如何理解（麥克斯韋方程組簡析）3

簡化的無介質麥克斯韋方程組

這才是他的神奇之處，不光預測出電磁波的存在，光速也不需要我們去測量，計算就能得出。愛因斯坦更是據此推算出光速不變原理。

這裡的公式看起來複雜，推導對數學功底要求更高，我們隻做了簡單的說明，希望對大家理解有一點幫助。

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