电磁联系的发展.doc

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1、学号：1340810007物理学史期末小论文学院：物理与电子工程学院专业：物理系年级：2013级学生姓名：***电磁学的集大成者麦克斯韦关键词：麦克斯韦，《论法拉第力线》，《论物理力线》，《电磁场的动力学理论》。目录绪论一、麦克斯韦与法拉第二、《论物理力线》与《电磁学的动力学理论》绪论麦克斯韦是一位集电磁学大成于一身的伟大科学家。他全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完

2、成了物理学的又一次大综合。一、麦克斯韦与法拉第麦克斯韦在着手研究电磁学时，深入专研了法拉第的三卷论文集《电学实验研究》，立即就被法拉第深刻的物理思想所吸引，意识到达拉第的“力线”和“场”的概念正是建立新的物理理论的重耍基础。但他也看到了法拉第定性表述的弱点，于是他抱着给法拉第的这些观念“提供数学方法基础”的愿望，决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。1856年，24岁的麦克斯韦发表了名为《论法拉第的力线》的论文，这是他的第一篇电磁学论文。在论文中，麦克斯韦利用类比的方法，把法拉第的力线与不可压缩流体的流线

3、进行类比，他指出：力线不会中断，只能发源于电荷或磁极，或者形成闭合曲线。《论法拉第的力线》这篇论文，虽然基本上是对法拉第力线概念的数学“翻译”，却是十分重要的一步。因为麦克斯韦一开始就使用了数学方法，而且选定了法拉第学说的精髓——力线思想，当作自己研究的起点。这表明麦克斯韦的科学洞察力不同凡响。1860年，28岁的麦克斯韦到伦敦皇家学院去任教，他到伦敦以后特地拜访了法拉第，这是一次难忘的会晤。两位伟人不仅在年龄上相差了40岁，而且在性格、爱好、特长等方面也迥然不同，可是他们对物质世界的看法却产生了共鸣。麦克斯韦不善于辞

4、令，法拉第演讲起来却是娓娓动听；法拉第不精通数学，麦克斯韦对数学运用自如;法拉第精于实验探索，麦克斯韦擅长理论概括。但他们在许多方而是相互补充的，同样富有创造性。在麦克斯韦请教时，法拉第沉思后说:“这是一篇出色的论文。但是，你不应该停留在用数学来解释我的观点，你应该突破他！”于是，麦克斯韦堪称神速的写出了《论物理力线》、《电磁场的动力学理论》。二、《论物理力线》与《电磁学的动力理论》法拉第的话极大地鼓舞了麦克斯韦。1861年，麦克斯韦对变化的磁场能产生感应电动势的现象进行了深入的分析，认为即使不存在导体回路，变化的磁场

5、通过媒介也会激发一种场，他称这种场喂感应电流或涡旋电场。在同年12月写给W•汤姆斯的信中，他还初步提出了位移电流的概念。1862年，麦克斯韦在英国《哲学杂志》发表了第二篇电磁学论文《论物理力线》。文章一登出来，立刻引起了广泛的注意。同1856年的《论法拉第的力线》相比，《论物理力线》有了质的飞跃，论文不再是法拉第观点的单纯数学翻译，而是作了重大的引申和发展，期中的一个重要内容是明确捉出了位移电流的概念。麦克斯韦发现：在接上交变电源的电容器屮，电介质内并不存在自由电荷,因而没有传导电流，但磁场却同样存在。麦克斯韦经过反复

6、思考和分析，毅然指出，这里的磁场是由另一种类型的电流，即位移电流形成的，这种电流在任何电场变化着的电介质中都存在，它和传导电流一样，形成了闭合的总电流。从理论上引出位移电流的概念，是电磁学上继法拉第电磁感应以后的一项重大突破，是麦克斯韦创立电磁理论的的关键一步。它既保证了电流的连续性，又保证了安培定律和法拉第感应定律的对称性，从而使建立自洽的电磁理论体系称为可能。2865年麦克斯韦发表了第三篇电磁学论文《电磁场的动力学理论》。在这篇重耍文献中，麦克斯韦理论的形式更完善了。他采用法国数学家、力学家拉格朗FI和爱尔兰数学家

7、、物理学家哈密顿创立的数学方法，由那组方程式直接推导出了电场和磁场的波动方程。麦克斯韦证明了决定电磁波传播速度的“弹性模量”与电介质的性质相联系，“介质的密度”与磁介质的性质相联系，从而求出了电磁波的传播速度，正好等于光速！这同麦克斯韦此前推算的那个比值完全一样，因此他大胆断定，光也是一种电磁波，他写道：“这种速度与光速如此接近，好像我们有充分理由得出结论说，光本身（包括辐射热和其他辐射）是一种电磁干扰，它是波的形式，并按照电磁定律通过电磁场传播”1868年麦克斯韦发表了《关于光的电磁理论》一文，明确提出了光的电磁波学

8、说，把电学、磁学、光学结合起来，实现了物理学史上又一个伟大综合。