麦克斯韦总结并严格表达的电磁感应定律?
麦克斯韦在稳恒场理论的基础上,提出了涡旋电场和位移电流的概念。
这就是麦克斯韦电磁场理论的基本概念如下:变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的,它们永远密切地联系在一起,相互激发,组成一个统一的电磁场的整体。
麦克斯韦电磁场理论的要点可以归结为: 1、几分立的带电体或电流,它们之间的一切电的及磁的作用都是通过它们之间的中间区域传递的,不论中间区域是真空还是实体物质。
2、电能或磁能不仅存在于带电体、磁化体或带电流物体中,其大部分分布在周围的电磁场中。
3、导体构成的电路若有中断处,电路中的传导电流将由电介质中的位移电流补偿贯通,即全电流连续。
且位移电流与其所产生的磁场的关系与传导电流的相同。
4、磁通量既无始点又无终点,即不存在磁荷。
5、光波也是电磁波。
麦克斯韦方程组是由四个微分方程构成: (1)、?·E=ρ/ε0,描述了电场的性质。
在一般情况下,电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场,而感应电场是涡旋场,它的电位移线是闭合的,对封闭曲面的通量无贡献。
(2)、?·B=0,描述了磁场的性质。
磁场可以由传导电流激发,也可以由变化电场的位移电流所激发,它们的磁场都是涡旋场,磁感应线都是闭合线,对封闭曲面的通量无贡献。
(3)、?×E=-?B/?t,描述了变化的磁场激发电场的规律。
(4)、?×B=μ0J+1/c2*?E/?t (c2=1/μ0ε0),
麦克斯韦经典理论?
变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的,它们永远密切地联系在一起,相互激发,组成一个统一的电磁场的整体。
麦克斯韦方程组包含哪些定理及假设?
麦克斯韦方程是英国物理学家詹姆斯·克拉克·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。麦克斯韦方程由描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律等四个方程组成。它反映在场源(电荷密度ρ及电流密度J)给定的前提下电场E和磁场B随时间的演化所遵从的规律,即描述场源如何影响电磁场的演化。但是,电磁场反过来又会按洛仑兹力公式对场源(带电粒子)施加作用。
麦克斯韦方程组并不是由麦克斯韦本人发现的,而是他在前人总结关于电磁现象基本规律的基础上提出的。奥斯特、安培等人提出了电场产生磁场的理论,而法拉第则提出了磁场产生电场的法拉第电磁感应定律。在这些理论的基础上,麦克斯韦又提出了“位移电流”假说。在此基础上,提出了麦克斯韦方程组,至此电和磁达到了完全的统一,形成了全新的电磁场理论。电磁领域的辉煌时代就此开启。这个方程组所要说明的问题可以简单的概括为两句话:“变化的磁场产生电场(法拉第电磁感应定律)”、“变化的电场产生磁场(位移电流假说)”。
在介质中,麦克斯韦方程组的微分形式为:
在麦克斯韦方程组中,E和B是电磁场的基本物理量,它们代表介质中总的宏观电磁场,而D和H只是引进的两个辅助场量.E和D、B和H的关系与电磁场所在物质的性质有关。对于各同性线性物质,它们有如下简单关系:
麦克斯韦方程组,实验定律?
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。
(一)经典场论是19世纪后期麦克斯韦在总结电磁学三大实验定律并把它与力学模型进行类比的基础上创立起来的。但麦克斯韦的主要功绩恰恰是他能够跳出经典力学框架的束缚:在物理上以”场”而不是以”力”作为基本的研究对象,在数学上引入了有别于经典数学的矢量偏微分运算符。这两条是发现电磁波方程的基础。这就是说,实际上麦克斯韦的工作已经冲破经典物理学和经典数学的框架,只是由于当时的历史条件,人们仍然只能从牛顿的经典数学和力学的框架去理解电磁场理论。 现代数学,Hilbert空间中的数学分析是在19世纪与20世纪之交的时候才出现的。而量子力学的物质波的概念则在更晚的时候才被发现,特别是对于现代数学与量子物理学之间的不可分割的数理逻辑联系至今也还没有完全被人们所理解和接受。从麦克斯韦建立电磁场理论到现在,人们一直以欧氏空间中的经典数学作为求解麦克斯韦方程组的基本方法。 (二) 我们从麦克斯韦方程组的产生,形式,内容和它的历史过程中可以看到:第一,物理对象是在更深的层次上发展成为新的公理表达方式而被人类所掌握,所以科学的进步不会是在既定的前提下演进的,一种新的具有认识意义的公理体系的建立才是科学理论进步的标志。第二,物理对象与对它的表达方式虽然是不同的东西,但如果不依靠合适的表达方法就无法认识到这个对 象的”存在”。由此,第三,我们正在建立的理论将决定到我们在何种层次的意义上使我们的对象成为物理事实,,这正是现代最前沿的物理学所给我们带来的困惑。 (三) 麦克斯韦方程组揭示了电场与磁场相互转化中产生的对称性优美,这种优美以现代数学形式得到充分的表达。但是,我们一方面应当承认,恰当的数学形式才能充分展示经
麦克斯韦关于磁场的两个基本假设?
麦克斯韦关于电磁场理论的两大假设是“感生电场”和“位移电流”的假说。
1、感生电场
感生电场对自由电荷的作用只是一种等效的猜想, 所以涡旋电场是一个虚拟的电场。变化的磁场周围不存在这个涡旋电场,是附加给变化的磁场的。
2、位移电流
位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的积分。但位移电流只表示电场的变化率,与传导电流不同,它不产生热效应、化学效应等。
麦克斯韦理论被推翻了吗?
麦克斯韦自己的证明很难懂,是一个机械模型,很多转动的,奇怪的小齿轮。后来他自己放弃了这个模型。麦克斯韦在他活着时理论也没有引起太多的注意。因此基尔霍夫也没有同麦克斯韦争功劳。洛伦兹的工作晚了一步。没有资格争功劳。洛伦兹是芬兰的一个中学教员,麦克斯韦是英国皇家物理协会主席。洛伦兹一生只写了一篇电磁论文,他自己也没有再从事电磁理论的研究,他被定位为一个光学工作的先驱。在电磁场理论中,现在洛伦兹可以立足的是洛伦兹规范。洛伦兹的滞后势公式也没有人提起,因为似乎有了麦克斯韦方程,有了洛伦兹规范,滞后势只是一个推论。
能够同麦克斯韦争功的只有纽曼和基尔霍夫。基尔霍夫是数学家,热力学家,又是电路理论的先驱。基尔霍夫电路定律非常有名。基尔霍夫也没有太多的时间花费在电磁理论上。他写的电磁论文一般也就10来页。麦克斯韦一篇论文至少100页。后来的人学习电磁理论得从麦克斯韦的论文读起。
克斯韦建立了什么理论?
詹姆斯?克拉克?麦克斯韦,英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。他还创建英国第一个专门的物理实验室。他由于列出了表达电磁基本定律的四元方程组而闻名于世。科学史上,称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是实现第一次大综合,麦克斯韦把电、光统一起来,是实现第二次大综合,因此应与牛顿齐名。
他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论预见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。
克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论,这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献,他是气体动理论的创始人之一。
麦克斯韦被普遍认为是对二十世纪最有影响力的十九世纪物理学家。没有电磁学就没有现代电工学,也就不可能有现代文明。