麦克斯韦电磁场理论的建立一.麦克斯韦（1831-1879）简介麦克斯韦像英国物理学家、数学家。11月13日出生时，是法拉第发现电磁感应后2个多月。15岁在“爱丁堡皇家学报”发
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论文，1854年从剑桥大学毕业，卡文迪什试验室首任主任。麦克斯韦电磁场理论的建立麦克斯韦虽然只活了49岁，但他却写了100多篇有价值的论文。麦克斯韦是一位可以与牛顿、爱因斯坦相提并论的科学家。一、麦克斯韦方程组1.工作基础在前人成就的基础上，麦克斯韦提出了感应电场（涡旋电场）和位移电流的假说。其核心思想是：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。rrrrrrE=E+EB=B+B静()含稳恒电场感传()含磁化电流位rrrrBrrD=εEH=J=σEμ二、麦克斯韦方程组2.真空中的麦克斯韦方程组积分形式电磁学的基本规律是真空中的电磁场规律。在1865年，麦克斯韦将这些规律归纳为一组基本方程，即麦克斯韦方程组。¾I.电场的高斯定律rrq1E⋅dS=∑=ρdV∫∫S∫∫∫Vε0ε0尽管电场和磁场的变化有关系，但总的电场和电荷的关系总服从这一高斯定律。二、麦克斯韦方程组¾II.磁场的高斯定律rsB⋅dS=0∫∫S也是磁通连续定理，说明在自然界中没有磁单极子存在。¾III.电场的环路定律rrdΦ∂BrE⋅drr=−=−⋅dS∫Ldt∫∫S∂t即法拉第电磁感应定律，虽然电场和电荷有关系，但总的电场和磁场的关系总符合这一定律。二、麦克斯韦方程组¾IV.磁场的环路定律rrr1dΦer∂ErB⋅dr=μ0I+=μ0(J+ε0)⋅dS∫Lc2dt∫∫S∂t即一般形式下的安培环路定理，它说明磁场和电流以及变化的电场之间的联系。二、麦克斯韦方程组3.电磁场对带电粒子的作用rrrF=qE+qvr×B这一公式实际上是电场和磁场的定义。二、麦克斯韦方程组4.说明麦克斯韦方程组概括了电磁场的基本规律。麦克斯韦方程组说明了电磁场是统一的整体。麦克斯韦方程组满足相对性原理(洛仑兹变换不变性)。三、电磁波1.电磁波的产生与发射LC振荡回路。¾K合向右，回路中电流的大小和方向交替变化。Ki振荡电流→变化的磁场ε+qεL→变化的电场ucL-q→变化的磁场→……发射电磁波i=Imsinωt→三、电磁波三、电磁波电磁波的电场、磁场与传播方向三者相互垂直，因而电磁波是横波。三、电磁波2.电磁波的传播速度麦克斯韦方程组满足波动方程的形式，对比波动方程中的速度项，可得到电磁波的传播速度为1¾真空中:c==2.998×108m/sμ0ε01cc¾介质中:v===μεμrεrn9麦克斯韦预言：光就是电磁波。9二十年以后他的预言被赫兹的实验证实。三、电磁波3.电磁波谱
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