彩图完美解释:麦克斯韦方程组,太美了!(一)
麦克斯韦方程组
关于热力学的方程,详见“麦克斯韦关系式”。
麦克斯韦方程组(英语:Maxwell's equations)是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。
它含有四个方程,不仅分别描述了电场和磁场的行为,也描述了它们之间的关系。
麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与磁场的四个基本方程。
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。
麦克斯韦方程组的地位
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。
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。