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麦克斯韦方程组(麦克斯韦方程组的意义)

     2023-03-24 20:00:45     49
3分钟前

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麦克斯韦方程组有哪些形式?

1、麦克斯韦方程组的积分形式如下:

2、微分形式

在电磁场的实际应用中,经常要知道空间逐点的电磁场量和电荷、电流之间的关系。从数学形式上,就是将麦克斯韦方程组的积分形式化为微分形式。倒三角形为哈密顿算子。

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。

扩展资料

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。

参考资料来源:百度百科-麦克斯韦方程组

麦克斯韦方程组是哪四个方程?

麦克斯韦方程4个方程的含义是: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。从麦克斯韦方程组,可以推论出电磁波在真空中以光速传播,并进而做出光是电磁波的猜想。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。

麦克斯韦方程的组成:

1.高斯定律

该定律描述电场与空间中电荷分布的关系。电场线开始于正电荷,终止于负电荷(或无穷远)。计算穿过某给定闭曲面的电场线数量,即其电通量,可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。更详细地说,这定律描述穿过任意闭曲面的电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。

2.高斯磁定律

该定律表明,磁单极子实际上并不存在。所以,没有孤立磁荷,磁场线没有初始点,也没有终止点。磁场线会形成循环或延伸至无穷远。换句话说,进入任何区域的磁场线,必需从那区域离开。以术语来说,通过任意闭曲面的磁通量等于零,或者,磁场是一个无源场。

3.法拉第感应定律

该定律描述时变磁场怎样感应出电场。电磁感应是制造许多发电机的理论基础。例如,一块旋转的条形磁铁会产生时变磁场,这又接下来会生成电场,使得邻近的闭合电路因而感应出电流。

4.麦克斯韦-安培定律

该定律阐明,磁场可以用两种方法生成:一种是靠传导电流(原本的安培定律),另一种是靠时变电场,或称位移电流(麦克斯韦修正项)。

麦克斯韦方程组公式及其意义

麦克斯韦方程组公式及其意义如下:

麦克斯韦方程组,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。它由四个方程组成: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。

从麦克斯韦方程组,可以推论出电磁波在真空中以光速传播,并进而做出光是电磁波的猜想。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。

麦克斯韦在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。

意义: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。

麦克斯韦方程组在电磁学与经典电动力学中的地位,如同牛顿运动定律在牛顿力学中的地位一样。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。这个理论被广泛地应用到技术领域。

麦克斯韦方程组?

麦克斯韦方程组

关于静电场和稳恒磁场的基本规律,可总结归纳成以下四条基本定理:

静电场的高斯定理:

静电场的环路定理:

稳恒磁场的高斯定理:

磁场的安培环路定理:

上述这些定理都是孤立地给出了静电场和稳恒磁场的规律,对变化电场和变化磁场并不适用。

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:

1. 麦克斯韦提出的涡旋电场的概念,揭示出变化的磁场可以在空间激发电场,并通过法拉第电磁感应定律得出了二者的关系,即

上式表明,任何随时间而变化的磁场,都是和涡旋电场联系在一起的。

2. 麦克斯韦提出的位移电流的概念,揭示出变化的电场可以在空间激发磁场,并通过全电流概念的引入,得到了一般形式下的安培环路定理在真空或介质中的表示形式,即

上式表明,任何随时间而变化的电场,都是和磁场联系在一起的。

综合上述两点可知,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。这就是麦克斯韦电磁场理论的基本概念。

在麦克斯韦电磁场理论中,自由电荷可激发电场 ,变化磁场也可激发电场 ,则在一般情况下,空间任一点的电场强度应该表示为

又由于,稳恒电流可激发磁场 ,变化电场也可激发磁场 ,则一般情况下,空间任一点的磁感强度应该表示为

因此,在一般情况下,电磁场的基本规律中,应该既包含稳恒电、磁场的规律,如方程组(1),也包含变化电磁场的规律,

根据麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流的概念,变化的磁场可以在空间激发变化的涡旋电场,而变化的电场也可以在空间激发变化的涡旋磁场。因此,电磁场可以在没有自由电荷和传导电流的空间单独存在。变化电磁场的规律是:

1.电场的高斯定理 在没有自由电荷的空间,由变化磁场激发的涡旋电场的电场线是一系列的闭合曲线。通过场中任何封闭曲面的电位移通量等于零,故有:

2.电场的环路定理 由本节公式(2)已知,涡旋电场是非保守场,满足的环路定理是

3.磁场的高斯定理 变化的电场产生的磁场和传导电流产生的磁场相同,都是涡旋状的场,磁感线是闭合线。因此,磁场的高斯定理仍适用,即

4.磁场的安培环路定理 由本节公式(3)已知,变化的电场和它所激发的磁场满足的环路定理为

在变化电磁场的上述规律中,电场和磁场成为不可分割的一个整体。

将两种电、磁场的规律合并在一起,就得到电磁场的基本规律,称之为麦克斯韦方程组,表示如下

上述四个方程式称为麦克斯韦方程组的积分形式。

将麦克斯韦方程组的积分形式用高等数学中的方法可变换为微分形式。微分形式的方程组如下

上面四个方程可逐一说明如下:在电磁场中任一点处

(1)电位移的散度 等于该点处自由电荷的体密度 ;

(2)电场强度的旋度 等于该点处磁感强度变化率 的负值;

(3)磁场强度的旋度 等于该点处传导电流密度 与位移电流密度 的矢量和;

(4)磁感强度的散度 处处等于零。

麦克斯韦方程是宏观电磁场理论的基本方程,在具体应用这些方程时,还要考虑到介质特性对电磁场的影响,

即 ,

以及欧姆定律的微分形式 。

方程组的微分形式,通常称为麦克斯韦方程。

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。

麦克斯韦方程组公式及其意义是什么?

麦克斯韦方程组公式是:∮D·dS=∫rdV=q;∮E·dL=-∫(B关于t的偏导)·dS;∮B·dS=04,∮H·dl=∫(j+D关于t的偏导)·dS。

麦克斯韦方程组的意义:关于电磁波等的预言为实验所证实,证明了位移电流假设和电磁场理论的正确性,这个电磁场理论对电磁学、光学、材料科学以及通讯、广播、电视等等的发展都产生了广泛而深远的影响,它是物理学中继牛顿力学之后的又一伟大成就。

麦克斯韦方程组,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,它由四个方程组成: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。

麦克斯韦方程组关于电磁波等的预言为实验所证实,证明了位移电流假设和电磁场理论的正确性。这个电磁场理论对电磁学、光学、材料科学以及通讯、广播、电视等等的发展都产生了广泛而深远的影响。它是物理学中继牛顿力学之后的又一伟大成就。

麦克斯韦方程组是什么?

麦克斯韦方程组是电磁现象遵守的基本规律,由四个方程组成:

▽×E=-ðB/ðt

▽×B=μ。J+μ。ε。ðE/ðt

▽·E=ρ/ε。

▽·B=0

第一个表示变化的磁场能产生涡旋电场,第二个表示变化的电场和位移电流都能产生涡旋磁场,第三个表示电荷能产生电场,第四个表示磁场是无源场。

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