简述麦克斯韦电磁场理论的建立过程

麦克斯韦电磁场理论的建立及意义

班级：物理系09本三班 姓名：范日耀

摘要：文章通过对法拉第力线思想和W.汤姆孙的类比研究的阐述来引出麦克斯韦的电磁场理论。麦克斯韦经过三个艰难的过程建立了电磁场理论，为壮伟的物理大厦添砖加瓦，做出了巨大贡献。

关键字：法拉第 力线思想 W.汤姆孙 类比研究 麦克斯韦 电磁场理论

一、引言 二、内容

1、前人的研究

（1）法拉第的力线思想

法拉第从广泛的实验研究中构想出描绘电磁作用的“力线”图像。他认为电荷和磁极周围的空间充满了力线，靠力线（包括电力线和磁力线）将电荷（或磁极）联系在一起。力线就像是从电荷（或磁极）发出、又落到电荷（或磁极）的一根根皮筋一样，具有在长度方向力图收缩，在侧向力图扩张的趋势。他以丰富的想象力阐述电磁作用的本质。

法拉第研究了电介质对电力作用的影响，认识到这一影响表明电力不可能是超距作用，而是通过电介质状态的变化；即使没有电介质，空间也会产生某种变化，布满了力线。后来，法拉第又进一步研究了磁介质，解释了顺磁性和反磁性。电磁感应现象则解释为磁铁周围存在某种“电应力状态”，当导线在其附近运动

在国际单位制下，真空中的麦克斯韦方程组（微分形式）可以表示成：

介质中的麦克斯韦方程组可以表示成：

另外，还有两个辅助方程经常用到：

其中，

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

是电通量密度（单位: 库伦/平方米，C/m2）； 是磁通量密度（单位: 特斯拉，T），也称磁感强度； 是电场强度（单位: 伏特/米，V/m）； 是磁场强度（单位: 安/米，A/m）；

ρ是自由电荷体密度（单位: 库伦/立方米，C/m3）； 是自由电流面密度（单位: 安/平方米，A/m2）； 是 真空介电常数； μ0是 真空磁导率； 是介质的极化强度； 是介质的介电常数；

是介质的相对介电常数；

? ? ?

是介质的磁化强度； μ是介质的磁导率；

μr是介质的相对磁导率。

[编辑] 麦克斯韦方程组的含义

第一个方程表示电场是有源的。（单位电荷就是它的源）

第二个方程表示变化的磁场可以产生电场。（这个电场是有旋的）

第三个方程表示磁场是无源的。（磁单极子不存在，或者说到现在都没发现） 第四个方程表示变化的电场可以产生磁场。（这个磁场是有旋的）

第8章 麦克斯韦方程组

本章要点：

1. 电磁感应定律及楞次定律 2. 动生电动势和感生电动势

本科毕业论文

题目：关于麦克斯韦方程组的建立

目 录

1.引言 .............................................................. 1 2.麦克斯韦电磁场理论的建立 .......................................... 1 3.麦克斯韦方程组 .................................................... 2 3.1涡旋电场假说，位移电流假说 .................................... 2 3.2麦克斯韦方程组的简易推导 ...................................... 3 3.3麦克斯韦方程组的微分形式 ...................................... 5 4.建立麦克斯韦方程组的其他途径 ...................................... 6 4.1 根据能量原理和近距作用原理建立麦克斯韦方程组 .................. 6 4.2根据库仑定律和洛论磁力变换建立麦克斯韦方程组 .....

对麦克斯韦方程组的理解

学生姓名：吴汉 学 号：20093380 指导教师：黄维 课程名称：电磁波原理

二0一一年十二月

摘要

麦克斯韦（Maxwell）的电磁场理论是继牛顿之后又一次划时代的伟大成就，它的建立标志着电磁学的研究发展到了一个新阶段，并开拓了广泛的研究领域。麦克斯韦在总结了电磁现象的实验规律和提出位移电流假设之后，把电磁理论总结为麦克斯韦方程组。它既有实验基础，又是经科学分析和实验检验过的方程。麦克斯韦方程组是研究电磁问题的基石，对于不同方向的研究所采用方程组的形式也不同。同时，麦克斯韦方程组中蕴含着深刻的哲学思想。

关键词：电磁场理论，麦克斯韦方程组，积分，微分，复数，哲学思想

目录

摘要 ................................................................................................................................................ II 1 麦克斯韦方程组的提出过程 ...................................................

2017_2018

3.1 麦克斯韦的电磁场理论

3.2 电磁波的发现

[学习目标] 1.了解麦克斯韦电磁场理论的两大基本论点，能从这两个基本论点出发分析简单问题.2.知道麦克斯韦预言了电磁波的存在及其在物理学发展史上的意义.3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.4.了解什么叫电磁振荡，了解LC 回路中电磁振荡的产生过程及其固有周期(频率).5.了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同．

1．法拉第创造性地用“力线”和“场”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．

2．电磁场理论的两大支柱：(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场．

3．赫兹用实验证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性．

4．电磁振荡

图1

(1)振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流．

(2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路．图1就是一种基本的振荡电路，称为LC 振荡电路．

(3)电磁振荡：在振荡电路中，电路中的电流、电容器极板上的电荷、电容器中的电场强度和线圈中的磁感应强度都要发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡．

5．电磁波的特点

(1)电磁波是横波；

(2)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c ，约为3.0×108 m/s

大学物理第十一章

第 11 章

麦克斯韦方程组

麦克斯韦提出两点假设： 麦克斯韦提出两点假设： (1)变化的电场(即位移电流)激发磁场； )变化的电场(即位移电流)激发磁场； (2)变化的磁场也会激发(涡旋)电场。 )变化的磁场也会激发(涡旋)电场。 所以随时间变化的电场和磁场，相互激发， 所以随时间变化的电场和磁场，相互激发， 相互制约，不可分割，形成了统一的电磁场。 相互制约，不可分割，形成了统一的电磁场。 本章提要： 本章提要： 1、麦克斯韦方程组； 2、电磁波的性质、电磁波的能量。

大学物理第十一章

§11-1 麦克斯韦方程组 §11-2 电磁波 电磁波的能量

大学物理第十一章

§11-1 麦克斯韦方程组真空中，静电场和恒定(稳恒)磁场的基本规律， 真空中，静电场和恒定(稳恒)磁场的基本规律， 可归纳为如下四个方程： 可归纳为如下四个方程： 静电场的高斯定律： 静电场的高斯定律： 静电场的环路定理： 静电场的环路定理： 稳恒磁场的高斯定律： 稳恒磁场的高斯定律：

∫ E dS = ε ∑qS 0

1

int

∫ E dr = 0 ∫ B dS = 0L S

稳恒磁场的安培环路定理： 稳恒磁场的安培环路定理：

∫ B dr = ∑

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

深入浅出讲解麦克斯韦方程组

前一段时间给大家发过一篇《世界上最伟大的十个公式》，排在第一位的是麦克斯韦方程，它是电磁学理论的基础，也是相对论假定光速不变的依据，可见排在十大公式之首，理所应当！为了让大家更好地理解该方程，我们找到了一篇由 孙研 发表在知乎上的关于麦克斯韦方程的非常完美的讲解，呈现个大家。在文章的最后，我们还为大家附上了一段讲解麦克斯韦方程的英文动画视频，如果你英文比较好，不妨看一下。以下是正文：

有人要求不讲微积分来讲解一下麦克斯韦方程组？感觉到基本不太可能啊，你不知道麦克斯韦方程组里面每个方程都是一个积分或者微分么？？那既然这样，我只能躲躲闪闪，不细谈任何具体的推导和数学关系，纯粹挥挥手扯扯淡地说一说电磁学里的概念和思想。 1. 力、能、场、势

经典物理研究的一个重要对象就是力force。比如牛顿力学的核心就是F=ma这个公式，剩下的什么平抛圆周简谐运动都可以用这货加上微积分推出来。但是力有一点不好，它是个向量vector（既有大小又有方向），所以即便是简单的受力分析，想解出运动方程却难得要死。很多时候，从能量的角度出发反而问题会变得简单很多。能量energy说到底就是力在空间上的积分（能量=功=力×距离），所以和力是有紧密

赵凯华 电磁学 第三版 第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波(2) 课件

Maxwlel程方的组分微形式M xawel方程组l微的分式v 形 D= ρ0 v r × E = B t v B = 0v v r D × H =J 0 + t 后续程 课续课后 程电力动学》的本方程基。 《动力学电的基》本方程。在磁学阶电段： 磁学电段阶：阶段 只 讨积分论式，适于形路电 积、形式分只讨论积分 形式，适电路于磁路、的研 电动力学究段 阶段阶 ：在动力学电段阶： 究空间研点的场磁场量变化规律电，而因使 Ma用wexl方l程的组微分形式 Mawxle方程l组的分形微。式 方组程的分形式微。动电力将论述麦克学韦方斯程在决组定间场点空磁电场变化的具体用应。 动力学电将论麦述克斯方程组在韦定决间场空点磁场电变的化具体应用 。电当荷、流给电时定，麦克从斯韦程组方必要和边界条的， 件电荷、电流给当定，从时克斯韦方程组和麦必要的边界件，就可以完条地全决 电磁场的定变化。于电动力由学中论讨电、磁势的势程方 ，定决磁电的场化。由变电动力于中讨论电势、学势磁方程，的而一因常将般麦克 斯方

电动力学中麦克斯韦方程组的整理及讨论

引言

大学中有关电动力学的学习，都离不开一个重要的方程--------麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程作为电磁场中核心定律引导我们更好的学习电动力学，并更好的从电磁场的角度来分析光学的相关知识。更深一步的掌握麦克斯韦方程组，有助于我们学科的学习，为了更好的归纳，以下就从它的历史背景，公式推导，静电场，静磁场，电磁场等几个方面论述麦克斯韦方程组的重要应用。

一、历史背景

伟大的数学家麦克斯韦和物理学家法拉第历史性的拥抱，麦克斯韦将法拉第实验得到电磁场存在的理论，用数学公式完美的表现出来，这就是伟大的麦克斯韦方程组。

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”。1855年至1865年，麦克斯韦基于以上理论，把数学的分析方法引进电磁学的研究领域，由此导致麦克斯韦电磁理论的诞生。

二、真空中麦克斯韦方程的推导

麦克斯韦方程之所以能够出现，是因为他在恒定场的基础上提出两个假设，他们分别是有法拉第电磁感应定律，认为变化的磁场可以激发电场；麦克斯韦位移电