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浅谈麦克斯韦方程组

2017-10-21王倩

科技风 2017年8期
关键词:电磁场

摘 要:麦克斯韦方程组(Maxwells equations)是电磁场的运动方程,是经典电磁学理论的基础,是光学、磁学、电学相互统一的电磁学理论,它全面的对电磁场规律进行了总结。本文主要在麦克斯韦方程组的来源、电荷守恒定律、毕奥——萨伐尔定律的基础上,探讨了对麦克斯韦方程组所反映的电磁场的普遍规律,并加强了对麦克斯韦方程组的认识。

关键词:麦克斯韦方程组;电磁场;普遍规律

1 麦克斯韦方程组的来源

众所周知,静止的电荷会产生电场,而随着时代的发展,社会的进步,人们开始对突变电场研究和应用,使得人们对电磁场的认识发生了质的飞越。

经过大量的实验证明,人们发现激发电场的有电荷、电流,并且变化的电场和磁场还会相互激发,电场和磁场构成了一个统一的整体——电磁场。与恒定的电磁场相比,变化的电磁场主要是:法拉第电磁感应定律—变化的磁场激发电场和麦克斯韦位移电流假说—变化的电场激发磁场。

在19世纪,英国的物理学家詹姆斯麦克斯韦总结了前人的经验,把大量实验得到的普遍规律加以总结凝练,得到了麦克斯韦方程组,将电荷、电流、电场、磁场联系统一在一起,建立起了他们之间的普遍联系,标志着经典电动力学的建立。麦克斯韦方程组的具体形式如下:

其中ρ为自由电荷的体密度,J为传到电流密度。上式仅仅表示在真空中麥克斯韦方程组的基本形式,而在介质中时,电位移矢量D=ε0εrE,磁感应强度B=μ0 μrH,传到电流J=σE。而介质中的麦克斯韦方程组为:

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