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麥克斯韋的電磁理論的應用

麥克斯韋在穩恒場理論的基礎上,提出了渦旋電場和位移電流的概念。這就是麥克斯韋電磁場理論的基本概念如下:變化的電場和變化的磁場彼此不是孤立的,它們永遠密切地聯系在壹起,相互激發,組成壹個統壹的電磁場的整體。

麥克斯韋電磁場理論的要點可以歸結為:

1、幾分立的帶電體或電流,它們之間的壹切電的及磁的作用都是通過它們之間的中間區域傳遞的,不論中間區域是真空還是實體物質。

2、電能或磁能不僅存在於帶電體、磁化體或帶電流物體中,其大部分分布在周圍的電磁場中。

3、導體構成的電路若有中斷處,電路中的傳導電流將由電介質中的位移電流補償貫通,即全電流連續。且位移電流與其所產生的磁場的關系與傳導電流的相同。

4、磁通量既無始點又無終點,即不存在磁荷。

5、光波也是電磁波。

麥克斯韋方程組是由四個微分方程構成:

(1)、?·E=ρ/ε0,描述了電場的性質。在壹般情況下,電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發的感應電場,而感應電場是渦旋場,它的電位移線是閉合的,對封閉曲面的通量無貢獻。

(2)、?·B=0,描述了磁場的性質。磁場可以由傳導電流激發,也可以由變化電場的位移電流所激發,它們的磁場都是渦旋場,磁感應線都是閉合線,對封閉曲面的通量無貢獻。

(3)、?×E=-?B/?t,描述了變化的磁場激發電場的規律。

(4)、?×B=μ0J+1/c2*?E/?t (c2=1/μ0ε0),描述了變化的電場激發磁場的規律。

麥克斯韋方程都是用微積分表述的,涉及到的方程包括:

1、高斯定理,穿過任意閉合面的電位移通量,等於該閉合面內部的總電荷量。麥克斯韋:電位移的散度等於電荷密度。

2、磁通連續性定理,即磁力線永遠是閉合的,磁場沒有標量的源,麥克斯韋表述是:對磁感應強度求散度為零。

3、法拉第電磁感應定律,即電磁場互相轉化,電場強度的旋度等於磁感應強度對時間的負偏導。

4、安培環路定理,就是磁場強度沿任意回路的環量等於環路所包圍電流的代數和。

物理意義

方程1:任何閉合曲面的電位移通量只與該閉合曲面內自由電荷有關,同時反映了變化的磁場所產生的電場總是渦旋狀的——電場的高斯定理。

方程2:變化的磁場產生渦旋電場,即變化的磁場總與電場相伴——法拉弟電磁感應定律。

方程3:任何形式產生的磁場都是渦旋場,磁力線都是閉合的——磁場的高斯定理。

方程4:全電流與磁場的關系,揭示了變化電場產生渦旋磁場的規律,即變化的電場總與磁場相伴——全電流定律。

在各向同性介質中,電磁場量之間有如下的關系:

根據麥克斯韋方程組、電磁場量之間關系式、初始條件及電磁場量的邊界條件,可以確定任壹時刻介質中某壹點的電磁場。

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