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麥克斯韋方程組來曆

生活 更新时间:2024-12-23 23:16:30

“什麼是光?”這個已經被人類提問了幾個世紀的問題,直到電學和磁學出現并形成統一的電磁學,才有了答案——它首先是一種電磁波(而量子力學把它定義為既是波又是粒子)。電磁學理論的精華是麥克斯韋方程,電磁波的運動和變化服從麥克斯韋方程。下面是真空中的麥克斯韋方程組:

E dS (1)

BdS (2)

Edl (3)

Bdl (4)

方程(1)是關于電場的高斯定律,它描述了電場強度和電荷之間的關系:通過真空中的靜電場内任意封閉曲面S的電通量,等于該曲面所包圍的電荷q(正負電荷的代數和)與真空介電常數之比。

方程(2)是關于磁場的高斯定理:通過任何磁場中任何封閉曲面的磁通量總是等于零。和電場的高斯定律相比,它表明自然界中沒有與電荷相對應的磁荷,說明自然界中不存在磁單極子。

方程(3)是法拉第電磁感應定律,說明變化的磁場和電場之間的關系:電路中感應電動勢的大小和通過這一電路的磁通量的變化率成正比。式中的負号表示産生感應電動勢的感應電流在回路中産生的磁場總是阻止引起感應電動勢的磁通量的變化。

方程(4)是安培環路定理,說明磁場和電流(傳導 位移)以及變化電場之間的關系:在恒定電流的磁場中,磁感應強度B沿任何閉合路徑L的線積分等于L所包圍的電流強度的代數和的倍(為磁導率)。

通過對方程(3)和(4)的分析,可以進一步地知道,變化的磁場可以産生電場或者變化的磁場是電場的場源;變化的電場可以産生磁場或者變化的電場是磁場的場源。于是變化的電場E和磁場B能夠互相感應和轉化,生成連續的向空間傳播的電磁波。

麥克斯韋方程組來曆(麥克斯韋方程是什麼)1

麥克斯韋

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