麦克斯韦电磁场理论的建立

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1、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”发表论文，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ß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。ß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

2、发涡旋磁场。rrrrrrE=E静()含稳恒电场+E感B=B传()含磁化电流+B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ß电磁学的基本规律是真空中的电磁场规律。ß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rr∑q1∫∫SE⋅dS==∫∫∫ρdVVεε00ß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rs∫∫SB⋅dS=0ß也是磁通连续定理，说明在自然界中没有磁单极子存

3、在。¾III.电场的环路定律rrrdΦ∂Br∫LE⋅dr=−=−∫∫⋅dSdtS∂tß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rrr1dΦr∂EreB⋅dr=μI+=μ(J+ε)⋅dS∫L020∫∫S0cdt∂tß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rrrrF=qE+qv×Bß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

4、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ßLC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→……i=Imsinωt→发射电磁波三、电磁波三、电磁波ß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ß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18¾真空中:c==2.998×10m/

5、sμε001cc¾介质中:v===μεμεnrrV麦克斯韦预言：光就是电磁波。V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