麦克斯韦电磁场理论简介
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论是19世纪中期经典物理学家麦克斯韦开创的一个领域的理论。
该理论表明电场、磁场、重力场都是由电磁场组成的，这个理论开辟了物理学的新大陆，为后世物理学的发展奠定了基础。
麦克斯韦的电磁场理论是他发明电动机以及最重要的“动能定律”的基础。
此前，物理学家一直认为电磁场和物体有一种相互独立的关系，即电磁场不会对物体产生影响，而物体也不会影响电磁场，相互之间没有关系。
但是，麦克斯韦提出，电磁场和物体之间不是相互独立的，而是相互联系的，电磁场的发生及其变化由物体的运动来决定。
首先，麦克斯韦将物体的运动分为两种，即静止和运动。
他指出，只要有物体的运动，就会产生一个特殊的电磁场，并且这个场的强度会受到物体的运动的影响而发生变化。
其中，静止时，场强是零；而当物体运动时，电磁场强度就会变得非常强大。
其次，麦克斯韦提出了“动能定律”，即电荷在电磁场中所受的动能等于电磁场能的大小，这个定律最终成为20世纪物理学研究的重要基础，并被作为其他新的物理定理的基础发展出来。
此外，麦克斯韦还提出了电磁场中的磁场，即电磁场的变化会产生磁场，磁场一直存在于电磁场中，这种相互关系有助于我们理解地球磁场的变化和形成。
最后，麦克斯韦还指出，电磁场是物体与物体之间的重力场，实际上，电磁场和重力场是存在一种相互关系的，电磁场可以引起重力场的变化，而重力场也可以引起电磁场的变化。
而这个理论后来又被称为“引力波理论”，也就是我们今天所熟悉的引力波宇宙模型。
总之，麦克斯韦的电磁场理论是一个重要的物理学成果，它开辟了物理学的新的领域，为20世纪后物理学的发展奠定了重要的基础，在物理学史上堪称一页金碧。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论①几分立的带电体或电流，它们之间的一切电的及磁的作用都是通过它们之间的中间区域传递的，不论中间区域是真空还是实体物质。
②电能或磁能不仅存在于带电体、磁化体或带电流物体中，其大部分分布在周围的电磁场中。
③导体构成的电路若有中断处，电路中的传导电流将由电介质中的位移电流补偿贯通，即全电流连续。
且位移电流与其所产生的磁场的关系与传导电流的相同。
④磁通量既无始点又无终点，即不存在磁荷。
⑤光波也是电磁波。
麦克斯韦方程组有两种表达方式。
1. 积分形式的麦克斯韦方程组是描述电磁场在某一体积或某一面积内的数学模型。
表达式为：式①是由安培环路定律推广而得的全电流定律，其含义是：磁场强度H沿任意闭合曲线的线积分，等于穿过此曲线限定面积的全电流。
等号右边第一项是传导电流．第二项是位移电流。
式②是法拉第电磁感应定律的表达式，它说明电场强度E沿任意闭合曲线的线积分等于穿过由该曲线所限定面积的磁通对时间的变化率的负值。
这里提到的闭合曲线，并不一定要由导体构成，它可以是介质回路，甚至只是任意一个闭合轮廓。
式③表示磁通连续性原理，说明对于任意一个闭合曲面，有多少磁通进入盛然就有同样数量的磁通离开。
即B线是既无始端又无终端的；同时也说明并不存在与电荷相对应的磷荷。
式④是高斯定律的表达式，说明在时变的条件下，从任意一个闭合曲面出来的D的净通量，应等于该闭曲面所包围的体积内全部自由电荷之总和。
2. 微分形式的麦克斯韦方程组。
微分形式的麦克斯韦方程是对场中每一点而言的。
应用del算子，可以把它们写成式⑤是全电流定律的微分形式，它说明磁场强度H的旋度等于该点的全电流密度（传导电流密度J与位移电流密度之和），即磁场的涡旋源是全电流密度，位移电流与传导电流一样都能产生磁场。
式⑥是法拉第电磁感应定律的微分形式，说明电场强度E 的旋度等于该点磁通密度B的时间变化率的负值，即电场的涡旋源是磁通密度的时间变化率。
式⑦是磁通连续性原理的微分形式，说明磁通密度B的散度恒等于零，即B线是无始无终的。
麦克斯韦方程
麦克斯韦方程麦克斯韦方程是电磁场理论的基本方程组，由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1861年至1865年间发表。
该方程组描述了电磁场的运动规律和相互作用，对电磁学的发展产生了深远的影响。
本文将对麦克斯韦方程的基本内容进行介绍。
一、电场和磁场麦克斯韦方程涉及到两个基本的物理量，即电场和磁场。
电场是由电荷产生的力场，用来描述电荷间的相互作用。
磁场是由磁荷或电流产生的力场，用来描述磁荷或电流间的相互作用。
二、麦克斯韦方程的表述麦克斯韦方程包括四个基本方程：1. 麦克斯韦第一方程（高斯定律）该方程描述了电场的产生和分布与电荷分布之间的关系。
它表明电场通量与包围电荷的总电荷成正比，且与电场强度的散度呈正比；2. 麦克斯韦第二方程（高斯磁定律）该方程描述了磁场的产生和分布与磁荷分布之间的关系。
它表明磁场通量的闭合与包围磁荷的总磁荷成正比，且与磁场强度的散度为零；3. 麦克斯韦第三方程（法拉第电磁感应定律）该方程描述了磁场与电场的相互作用。
它表明磁场变化产生感应电场，感应电场的闭合线圈绕过的磁场通量为负磁场变化率；4. 麦克斯韦第四方程（安培环路定律）该方程描述了电场与电流的相互作用。
它表明电场变化产生感应磁场，感应磁场的闭合线圈绕过的电场通量为正电场变化率与恒定电流的代数和；三、麦克斯韦方程的应用麦克斯韦方程在电磁场的理论研究和应用中起到了重要的作用。
通过麦克斯韦方程的运算和求解，可以得到电磁场的分布和变化规律，从而推导出许多电磁学的基本定律和现象。
麦克斯韦方程的应用涉及电磁波、电磁感应、电磁势、电磁辐射等众多领域。
例如，通过麦克斯韦方程可以推导出电磁波的存在和传播，这对于无线通信和雷达等技术起到了重要的支撑作用。
此外，麦克斯韦方程还为电磁场和物质之间的相互作用提供了理论基础，对材料的电磁性质和电磁感应现象进行解释和研究具有重要的意义。
四、总结麦克斯韦方程是电磁场理论的核心内容，它描述了电磁场的运动规律和相互作用。
麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么
麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么
麦克斯韦电磁场理论的核⼼思想是：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.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.
麦克斯韦⽅程组是由四个微分⽅程构成,：
（1）描述了电场的性质.在⼀般情况下,电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场,⽽感应电场是涡旋场,它的电位移线是闭合的,对封闭曲⾯的通量⽆贡献.
（2）描述了磁场的性质.磁场可以由传导电流激发,也可以由变化电场的位移电流所激发,它们的磁场都是涡旋场,磁感应线都是闭合线,对封闭曲⾯的通量⽆贡献.
（3）描述了变化的磁场激发电场的规律.
（4）描述了变化的电场激发磁场的规律.
麦克斯韦⽅程都是⽤微积分表述的,具体推导的话要⽤到微积分,⾼中没学很难理解,我给你把涉及到的⽅程写出来,并做个解释,你要是还不明⽩的话也不⽤着急,等上了⼤学学了微积分就都能看懂了：
1.安培环路定理,就是磁场强度沿任意回路的环量等于环路所包围电流的代数和.
2.法拉第电磁感应定律,即电磁场互相转化,电场强度的弦度等于磁感应强度对时间的负偏导.
3.磁通连续性定理,即磁⼒线永远是闭合的,磁场没有标量的源,麦克斯韦表述是：对磁感应强度求散度为零.
4.⾼斯定理,穿过任意闭合⾯的电位移通量,等于该闭合⾯内部的总电荷量.麦克斯韦：电位移的散度等于电荷密度.。
麦克斯韦电磁理论
麦克斯韦电磁理论
麦克斯韦电磁理论是电磁学的重要理论基础，由苏格兰物
理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪提出。
这个理论结合了电学和磁学的观点，描述了电磁场的性质和它们与电荷和电
流的相互作用。
麦克斯韦电磁理论的主要内容包括：
1. 麦克斯韦方程组：这是描述电磁场中电荷和电流行为的
一组方程。
它包括四个方程，分别是麦克斯韦的电场定律、麦克斯韦的磁场定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
2. 电磁波：麦克斯韦的方程组预言了电磁波的存在，即电
磁场以波的形式传播，这一点后来由赫兹的实验证实。
电
磁波是光和其他电磁辐射的基础，它们在真空中以光速传播。
3. 基于麦克斯韦电磁理论的光学：麦克斯韦电磁理论揭示
了光是电磁波的性质，并成功地解释了光的干涉、衍射、
偏振等现象，为现代光学的发展奠定了基础。
麦克斯韦电磁理论的提出对电磁学的发展产生了深远影响，并成为物理学的基本理论之一。
它不仅成功地统一了电学
和磁学，而且为后来的相对论和量子力学的建立打下了基础。
《麦克斯韦的电磁场理论》 讲义
《麦克斯韦的电磁场理论》讲义在物理学的发展长河中，麦克斯韦的电磁场理论无疑是一颗璀璨的明珠。
这一理论不仅深刻地改变了我们对电磁现象的理解，还为现代通信、电子技术等众多领域的发展奠定了坚实的基础。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，这位杰出的物理学家，通过对前人研究成果的继承和创新，提出了一套完整且极具洞察力的电磁场理论。
在麦克斯韦之前，电学和磁学的研究已经有了一定的积累。
奥斯特发现了电流的磁效应，即电流能够产生磁场；法拉第则发现了电磁感应现象，揭示了磁场的变化能够产生电流。
然而，这些发现还只是孤立的、局部的，尚未形成一个统一的理论体系。
麦克斯韦的伟大之处在于，他创造性地引入了“位移电流”的概念。
传统的电流是由电荷的定向移动形成的，而麦克斯韦指出，在电容器充电和放电的过程中，电场的变化也会引起一种类似于电流的效应，这就是位移电流。
位移电流的引入，使得安培环路定理在非恒定电流的情况下也能成立，从而将电学和磁学的现象更加紧密地联系在了一起。
麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心。
这组方程包含四个方程，分别描述了电场的高斯定律、磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培麦克斯韦定律。
电场的高斯定律表明，电场的电通量与封闭曲面内的电荷量成正比。
简单来说，就是电荷会产生电场，电场线从正电荷出发，终止于负电荷。
这个定律很好地解释了为什么在静电场中，电荷会对周围的空间产生影响。
磁场的高斯定律则指出，磁场的磁通量总是为零。
这意味着磁场线总是闭合的，没有类似于电荷的“磁荷”存在。
法拉第电磁感应定律描述了时变磁场如何产生电场。
当磁场发生变化时，会在周围空间产生感应电场，这个电场会驱动电荷运动，从而产生感应电流。
安培麦克斯韦定律则将安培定律进行了扩展，不仅包括了传导电流产生的磁场，还考虑了位移电流产生的磁场。
麦克斯韦方程组以简洁而优美的数学形式，准确地描述了电场和磁场的产生、变化和相互关系。
通过这组方程，我们可以预测和解释各种电磁现象。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论是关于电磁学的基本理论之一，由苏
格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出。
该
理论描述了电磁场的本质、电磁波的传播和电磁相互作用
的规律。
根据麦克斯韦电磁场理论，电磁场由电场和磁场组成，它
们是彼此相互关联的。
电场是由电荷引起的空间中的场，
磁场则是由电流引起的空间中的场。
通过麦克斯韦方程组，可以描述电磁场的行为。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别是：
1. 高斯定律：描述电场与电荷的关系，即电场线通过任意
闭合曲面的总面积是电荷的代数和的1/ε₀倍，其中ε₀是真
空介电常数。
2. 安培定律：描述磁场与电流的关系，即磁场线通过任意
闭合曲面的总环路是电流的代数和的μ₀倍，其中μ₀是真空磁导率。
3. 法拉第电磁感应定律：描述磁场变化引起的电场感应现象，即磁场变化率和曲面上的电场感应的环路积分成正比。
4. 麦克斯韦-安匹尔电磁感应定律：描述电场变化引起的磁场感应现象，即电场变化率和曲面上的磁场感应的环路积
分成正比。
这四个方程完整地描述了电场和磁场的行为，并且可以推
导出电磁波的存在和传播。
麦克斯韦电磁场理论在电磁学
的研究和应用中起到了重要的作用，被广泛应用于电子技术、通信、光学等领域。
第3章 3.1 麦克斯韦的电磁场理论+3.2 电磁波的发现
第3章 3.1 麦克斯韦的电磁场理论+3.2 电磁波的发现3.1 麦克斯韦的电磁场理论3.2 电磁波的发现学习目标知识脉络1.理解麦克斯韦电磁理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系与区别，以及电磁波的特点.(重点)2.了解麦克斯韦理论在物理发展史上的意义.3.了解LC振荡电路中电磁振荡的产生过程.(难点)4.了解电磁振荡的周期和频率，会求LC电路的周期和频率.(重点)麦克斯韦电磁场理论[先填空]1.英国物理学家麦克斯韦创立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在.2.变化的磁场产生电场不均匀变化的磁场产生变化的电场；均匀变化的磁场产生稳定的电场.3.变化的电场产生磁场不均匀变化的电场产生变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场.4.电磁场理论——伟大的丰碑(1)不均匀变化的磁场和电场相互耦连，形成不可分离的统一的电磁场.(2)变化的电场与变化的磁场相互激发，由近及远地向周围空间传播，就形成了电磁波.麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在.(3)在电磁波的传播过程中，电场和磁场方向相互垂直并都垂直于传播的方向，即电磁波是横波.(4)电磁波在真空中的传播速度等于光速.[再判断]1.变化的电场一定产生变化的磁场.(×)2.恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场.(×)1.关于电磁场理论的叙述，正确的是()A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D.电场周围一定存在磁场E.磁场周围一定存在电场【解析】【答案】ABC2.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是()A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B.工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场C.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场D.电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直E.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场【解析】教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确.均匀变化的电场周围会产生恒定不变的磁场，E错误.【答案】ABD3.如图3-1-1所示，在变化的磁场中放置一个闭合线圈.图3-1-1(1)你能观察到什么现象？(2)这种现象说明了什么？【解析】(1)灵敏电流计的指针发生偏转，有电流产生.(2)变化的磁场产生了电场，使闭合线圈的自由电荷发生了定向运动而形成了电流.【答案】见解析判断是否产生电场或磁场的技巧1.变化的电场或磁场能够产生磁场或电场.2.均匀变化的场产生稳定的场.3.非均匀变化的场产生变化的场.4.周期性变化的场产生同频率的周期性变化的场.5.稳定不变的场不能产生新的场.赫兹实验与电磁振荡[先填空]1.赫兹实验(1)实验分析和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花.这个导线环实际上是电磁波的检测器.(2)实验结论赫兹实验证实了电磁波的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性.2.电磁振荡(1)振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流.(2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路.最基本的振荡电路为LC振荡电路.(3)电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程.(4)电磁振荡的周期与频率①周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.②频率：1 s内完成周期性变化的次数.振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫做固有周期、固有频率.③周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.[再判断]1.在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能.(√)2.电容器放电完毕，电流最大.(√)3.L和C越大，电磁振荡的频率越高.(×)[后思考]1.在LC振荡电路一次全振动的过程中，电容器充电几次？它们的充电电流方向相同吗？【提示】充电两次，充电电流方向不相同.2.在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？【提示】放电刚结束时，电场能全部转化成了磁场能.[核心点击]1.各物理量变化情况一览表时刻(时间)工作过程q E i B 能量0→T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B mE电→E磁T 4→T2充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电T 2→3T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B mE电→E磁3T4→T 充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电2.(如图3-1-2所示)图3-1-23.板间电压u、电场能E E、磁场能E B随时间变化的图像(如图3-1-3所示)图3-1-3u、E E规律与q-t图像相对应；E B规律与i-t图像相对应.4.分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能E E是同步变化的，即：q↓→E↓→E E↓(或q↑→E↑→E E↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B也是同步变化的，即：i↓→B↓→E B↓(或i↑→B↑→E B↑)(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E E与线圈中的三个物理量i、B、E B是同步异向变化的，即q、E、E E同时减小时，i、B、E B同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、E E↑同步异向变化,i、B、E B↓.注意：自感电动势E的变化规律与q-t图像相对应.4.LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图3-1-4所示，则下列说法正确的是()图3-1-4A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B.若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大E.若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流增大【解析】本题考查各物理量发生变化的判断方法.由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对，E错.故正确答案为B、C、D.【答案】BCD5.如图3-1-5所示，LC电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz 变为1 400 Hz，则把电容________到原来的________.图3-1-5【解析】由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的12，由T＝2πLC，L不变，当C＝14C0时符合要求.【答案】减小1 46.如图3-1-6所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电).图3-1-6【解析】开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T4时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此T4时间里，电容器下极板b带正电，所以此T4时间内，a极板带负电，由0增为最大.【答案】LC振荡电路充、放电过程的判断方法1.根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程.2.根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程.3.根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电.电磁波的发射和电磁波的特点[先填空]1.发射条件有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大；第二，应采用开放电路，振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间.2.电磁波的特点(1)电磁波中的电场E与磁场B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直.因此电磁波是横波.(2)电磁波在真空中的传播速度等于光速c，光的本质是电磁波.(3)电磁波具有波的一般特征，波长(λ)、周期(T)或频率(f)与波速(v)间关系为v＝λT＝λf.(4)电磁波和其他波一样也具有能量，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.[再判断]1.振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波.(√)2.电磁波的传播速度等于光速c.(×)3.电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播.(√)[后思考]1.怎样才能形成开放电路?【提示】在振荡电路中，使电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路.2.雷雨天气，从调至中波段的收音机中，会不断地传出很响的“咔嚓”声，这是为什么？【提示】雷雨天形成闪电时会发出很强的电磁波，收音机接收到后会感应出电流，引起扬声器发出声响，形成很响的“咔嚓”声.[核心点击]1.机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：①都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象；②都满足v＝λT＝λf；③波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变.2.电磁波与机械波的区别电磁波机械波不同点本质电磁现象力学现象产生机理由电磁振荡产生由机械振动产生周期性变化的量场强E与磁感应强度B随时间和空间作周期性变化质点的位移x、加速度a随时间和空间作周期性变化波的性质横波即有横波，又有纵波传播介质不需要介质，可在真空中传播只能在弹性介质中传播速度特点由介质和频率决定仅由介质决定A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D.机械波只有横波E.电磁波只有纵波【解析】机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A说法对；机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B说法对；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C说法对；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D、E说法错.【答案】ABC8.下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时，波长变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象E.电磁波具有波的一切特征【解析】电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108m/s，故B项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故E项正确，D项不正确.【答案】ACE电磁波的特点1.电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象.2.电磁波是横波.在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直.3.电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能.第 11 页。
麦克斯韦 电磁学
麦克斯韦电磁学
电磁学，又称麦克斯韦理论，是由19世纪维也纳物理学派的科学家、哲学家詹姆斯·麦克斯韦发展起来的一种统一的物理理论，将电磁学和热学融合在一起，探讨了电场、磁场和光的相互作用及其对物质的影响。
麦克斯韦在1865年发表了自己的集大成之作《论电磁学理论》，奠定了电磁学理论的基础，使其得以发展和完善。
麦克斯韦认为，电磁学理论可以将电与磁相结合，并运用热学的原理来回答其他问题。
他认为电磁学理论可以将物质和光线统一起来，从而实现对电场、磁场及光的解释和推理。
麦克斯韦还提出了自己著名的电磁力定律：“当一个电荷运动时，总会产生垂直其运动方向的磁场”，从而证明了光的电磁性质。
而最出名的管式计算器，也是基于这个定律而设计的，因而出名。
电磁学理论是物理学中最重要的发现之一，同时也是维也纳物理学派最重要的理论，是维也纳物理学派从18世纪正式形成以来最为根本的理论。
它的出现在很大程度上丰富了物理学的知识，推动了物理的发展，为现代科学在电动学等方面的研究奠定了基础。
它的出现，给了我们一个全新的眼界，让我们可以对世界的变化有更深的认识。
高中物理麦克斯韦电磁场理论知识点
高中物理麦克斯韦电磁场理论知识点麦克斯韦电磁场理论是电磁学中的一个关键理论，涉及到电场和磁场之间的相互作用和传播。
在高中物理中，学生需要学习和掌握一些关键的知识点，以增强对这一理论的理解和掌握。
1. 麦克斯韦方程组麦克斯韦电磁场理论的核心是麦克斯韦方程组，这是一组基本的方程，描述了电场和磁场的本质。
这个方程组是由四个方程组成的，分别是高斯定理，安培定理，法拉第电磁感应定律和法拉第电磁感应定律的修正式。
这些方程可以通过微分形式或积分形式来表示，在求解电磁场问题时非常有用。
2. 电磁波麦克斯韦电磁场理论认为，电场和磁场是互相作用和传播的，这导致了电磁波的产生。
电磁波是一种纵波和横波都存在的波动，可以在真空中传播，并且速度为光速。
电磁波在物理和工程领域有着广泛的应用，包括通信、雷达、卫星导航和医学成像等。
3. 电磁场的能量电磁场不仅可以传递信息和能量，而且本身也会存在一些能量。
在麦克斯韦电磁场理论中，电磁场能量的密度可以通过电场和磁场的强度来计算。
这种能量密度是一个关键的物理量，可以用来研究电磁波的能量传输特性和电磁场的相互作用。
4. 电磁场中的粒子运动电磁场是一种广泛存在于自然界和技术应用中的现象，对不同类型的粒子运动都会产生影响。
在麦克斯韦电磁场理论中，通过研究电磁场中电荷粒子的运动，可以了解电荷的受力情况、电子的轨道和磁场旋转等重要信息。
这些知识对理解电子运动和磁场控制技术有着重要的意义。
5. 电磁场中的介质在电磁波传输过程中，会存在一些介质的影响，包括介电常数和磁导率等。
这些物质特性对电磁场的传播速度和方向都有着重要的影响。
在麦克斯韦电磁场理论中，学生需要了解介质对电磁场的影响，以帮助他们更好地理解电磁波的传输特性。
6. 电磁场的量子特性在量子力学中，电子被认为是以粒子和波动的双重性质存在的。
电磁场同样也存在量子特性，可作为光子体现。
在麦克斯韦电磁场理论中，学生需要了解电磁场的量子特性和其在物理学和工程方面的应用，以更好地理解电磁学的本质。
麦克斯韦统一电磁场
4
在直角坐标系中为
i
j
k
x y z
3ห้องสมุดไป่ตู้
在有介质存在时，E和B都与介质的特性有关，因此上述麦克
斯韦方程组是不完备的，还需要再补充描述介质性质的下述方
程
D 0E Pe
B 0 (H M )
j E
式中的ε、μ、σ分别是介质的介电常数、磁导率和电导率。
如果利用边界条件，初始条件及介质的影响，原则上可以解决
麦克斯韦方程组的积分形式只能适用于一定范围内（例
如一个闭合回路或一个闭合曲面内）的电磁场，而不能适用
于某一点的电磁场。为此目的我们引入其微分形式
rodtiEvD0B
t
rotHdivBJ0
0
D t
用算符表示为
ED0B
t
H
B
J0
0
D t
式中div――表示对某矢量求散度， rot――表示对某矢量求旋度 grad――表示对标量求梯度，
麦克斯韦统一电磁场理论的基本思想
1、随时间变化的电场产生涡旋磁场，随时间变化的磁场产生涡 旋电场，并形成统一的电磁场。 静电场，稳恒电场，稳恒磁场只是统一电磁场的特殊情况。
2、若变化的电场在其周围空间激发起变化的涡旋磁场，则变化 的磁场又在其周围空间激发起变化的涡旋电场，如无介质的 吸收，电与磁的相互转化就会永远重复下去，并由近及远地 传播开去，这就是电磁波。
l
dt
t
E
E
1
E
2
3.通过 任意 闭合曲面的磁通量恒等于零。
sB ds 0
B B(1) B(2)
4.磁场强度沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该曲线为边
界的曲面的全电流。
麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论
1864年，爱尔兰科学家麦克斯韦（James Clerk Maxwell）颠覆了物理学的世界，发表了史上重要的论文《原理的大致解释》。
在这篇论文中，他提出了他的电磁学理论，打开了物理学世界的大门。
这一理论在几百年以来已经成为物理学界最为基本的基础理论。
他第一次把电磁学从机械学中抽出来，分析它们之间的关系，提出了电磁学的主要原理，开创了电磁学的新纪元，建立起一个完整的电磁学的理论框架。
麦克斯韦的电磁学理论建立在以电场和磁场为基础的特殊相对论框架上，是物理学史上最重要的理论之一，也是物理学家今天运用最多的理论之一。
首先，麦克斯韦提出了两个重要的假设。
一是电场和磁场可以以不同形式发出，比如电流源、磁流源等；二是电场和磁场之间存在一种互相作用（可能不存在介质），即磁场可以产生电场，电场也可以产生磁场，电磁学的重要原理就是这样的。
麦克斯韦的电磁学理论最重要的实际应用之一是量化传播，而他提出的“电磁波”理论是量化传播的重要基础，它预言了电波和磁波的存在，改变了物理学的历史。
除了量化传播外，按照麦克斯韦的电磁学理论，电磁场也可以实现能量传输，这种能量传输被称作电磁辐射，是人们现代日常生活中用得最多的能量传输方式之一，应用范围也最广泛。
此外，电磁学理论也是物理学家进行重离子体研究、粒子物理学
研究以及量子物理学研究的重要基础，是物理学家进行各种前沿研究的重要工具。
因此，麦克斯韦的电磁学理论既是物理学的基础理论，也是我们现代日常生活中重要的技术和科学基础，它对我们的社会发展起着非常重要的作用。
没有麦克斯韦的电磁学理论，我们无法说这个世界发展到今天，我们今天的世界完全不同于几百年前。
麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论是在19世纪末20世纪初由美国物理学家柯布西
发展而来的一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。
一、定义
麦克斯韦电磁理论：它是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。
二、四大定律
1、麦克斯韦定律：一个电流元件构成的三维电磁场和它的力线的发射
出的能量，与电流的平方成正比。
2、利斯勒定律：一个静态电磁场沿着力线的旋转方向定义电磁力的大小。
3、谢尔定律：以电磁耦合为中心扩散电磁波，是电磁波传播的原理。
4、弗里曼定律：运动电荷不断改变电磁场，这些电磁场反过来也会对
运动电荷造成力。
三、应用
1、电磁学应用：麦克斯韦电磁理论对电磁学领域有着广泛的应用，如
电磁计算机模拟，定向电磁成像，雷达等。
2、电气工程应用：它支持定向制造电机、发电机、电路设计、电动机
效率测量、变压器、传输和配电线路的工作等。
3、电子电路应用：它也被广泛使用来描述和分析模拟和数字电路中的
电磁现象，例如电容器、电感器、变压器和电路调节器。
4、无线电通信应用：麦克斯韦电磁理论被用来描述波导中的电磁性质，以及关于电磁波的发射、传播和接收的原理。
四、总结
麦克斯韦的电磁理论是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律，
包括麦克斯韦定律、利斯勒定律、谢尔定律和弗里曼定律，它的应用
涉及电磁学、电气工程、电子电路和无线电通信等多个方面。
它不仅
可以用于理论研究，也可以用于实际应用。
麦克斯韦电磁理论已经成
为电磁领域里重要的基础理论，支撑着时下各领域对电磁现象的研究
和应用。
1麦克斯韦电磁场理论
一、麦克斯韦电磁场理论 电磁波的特性 （1）电磁波可以脱离介质传播。 （2）电磁波也可以脱离源而传播，自由空间 电磁波方程就是在无源的条件下推导出来的。
传播速度为： c=3×10 8m/s （3）电磁波是物质的传播。
他就想怎样能使得电动起来，就像…，因 此他就开始研究电容器电容… ...，他认为电容器里是有电流的，并创造性地 提出了位移电流的概念，它等于电场的时间变 化率，并且在上述第4个方程中添加了这一项
一、麦克斯韦电磁场理论 到1865年，改变世界的麦克斯韦方程组建 立了
方程基本对称，电场和磁场都有了随时间 的变化率了（当然没有完全对称，因为到现在 都没有发现磁荷）
生活中的物理学 第六讲 电磁波及其应用
电磁波与我们的生活息息相关，我们的 通讯、娱乐、安全、环境、卫生、医疗等等 都离不开电磁波。那么为什么从波长为上万 千米的无线电波到波长不足0.001纳米的γ射 线都叫电磁波，电磁波的本质是什么？
要回答这个问题，我们首先需要了解麦 克斯韦的电磁场理论。
一、麦克斯韦电磁场理论
因此，麦克斯韦方程组预言了电磁波的 存在。
一、麦克斯韦电磁场理论 1887年，德国科学家赫兹用火花隙激励一 个环状天线，证实了麦克斯韦关于电磁波存在 的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报 的发明,以及今天电磁波的广泛应用。
一、麦克斯韦电磁场理论
电磁波
振荡电场
振荡磁场 电磁辐射
所有的电磁辐射都具有波动性，因此， 电磁辐射又称为电磁波
一、麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组就是电磁场理论在数学 上的表示
那么电磁场理论的核心思想用语言可表达为：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，他们相互 联系、相互激发组成一个统一的电磁场
麦克斯韦的电磁场理论
麦克斯韦方程组还揭示了电磁波在介 质中的传播速度与介质本身的性质有 关，如介电常数和磁导率。
电磁场的能量守恒
麦克斯韦方程组揭示了电磁场的能量守恒规律，即电磁场的能量在空间中不会凭空产生也不 会消失，只会从一个地方传递到另一个地方。
电子科技
麦克斯韦的理论为电子科技的发展 提供了指导，推动了电子设备、集 成电路等的进步。
电磁波应用
麦克斯韦的理论为电磁波的应用提 供了依据，如雷达、微波炉、电磁 炉等现代科技产品的出现和发展。
对未来科技发展的启示
01
02
03
深入研究电磁波
麦克斯韦的理论启示我们 深入研究电磁波的性质和 应用，探索更多未知领域。
无线电波的应用
总结词
基于麦克斯韦方程组，人们开发出了无线电波的应用，实现了远距离通信和信 息传输。
详细描述
无线电波的发现和应用是麦克斯韦电磁场理论的重要应用之一。通过调制和解 调技术，人们可以利用无线电波进行远距离通信和广播，极大地促进了信息时 代的到来。
现代科技中的应用
总结词
麦克斯韦的电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用，如雷达、卫星通信、电磁炉等。
02
安培、法拉第等科学家通过实验研究，逐渐揭 示了电和磁之间的联系。
04
这个发现为后来麦克斯韦的电磁场理论奠定了基础。
02
麦克斯韦的电磁场理论概述
电磁场的组成
1 2
3
电场
由电荷产生，对电荷施加作用力。
磁场
由电流产生，对电流和磁体施加作用力。
电磁场
电场和磁场的统一体，它们相互依存、相互转化。
麦克斯韦方程组的推导
麦克斯韦电磁理论
麦克斯韦电磁理论
麦克斯韦电磁理论，是基于麦克斯韦在1873年提出的电磁学基本原理，由物理学家爱因斯坦和其他物理学家在20世纪上半叶发展而来的。
该理论的基础是开始的特殊相对性原理，但在提出特殊相对性原理的19世纪末，爱因斯坦就想把该原理扩展为一般相对性原理。
后来，爱因斯坦将麦克斯韦的电磁学原理引入相对论体系，使之成为一条完整的物理学理论。
麦克斯韦电磁理论的基本思想是：空间与时间应该被视为一体，构成一个叫做"空间-时间"的统一体，由一个叫做变换群的方程组统一描述，并且这些变换群在空间中不变，只在时间上有变化。
由于变换群在空间和时间之间是相同的，因此一个在空间中的测量，在时间中也将有同样的测量结果。
除此之外，麦克斯韦电磁理论还提出了一系列的观点，例如：“在空间-时间的一体性中，空间和时间的尺度因子必须相等，而这尺度因子等于光的速度，这就要求物理量的尺度改变，以保持物理的同质性，以及由于物理量的变化而使物理规律发生变化，这就是相对论的内容。
”还有，电磁场也在麦克斯韦电磁理论中得到了描述，即电磁场也是空间-时间四维微结构中的一部分。
总之，麦克斯韦电磁理论是一个认知深刻、内容丰富的物理理论，它以爱因斯坦的特殊相对性原理为基础，试图将更多的物理现象纳入相对论的体系，提供了更加深入的物理学解释，而这也是它最为重要的特点所在。
12.5 麦克斯韦电磁场理论简介
12.5 麦克斯韦电磁场理论简介 麦克斯韦（1831－1879）英国物理学家 经典电磁理论的奠 基人， 气体动理论创始 人之一。 提出涡旋电场 和位移电流概念， 建立 了经典电磁理论，并预 言了以光速传播的电磁 波的存在。
大学物理 第三次修订本
1
第12章 电磁感应与电磁场
大学物理 第三次修订本
2
第12章 电磁感应与电磁场
问题的提出 在由电容器构成的放电回路中 由安培环路定理 S1
L
S2
R
H dl I
l
j dS
s
I
对曲面S1 对曲面S2
H dl I
l
H dl 0
l
矛 盾
在非稳恒电流的磁场中, 对同一环路积 分选取不同的曲面时，环流的值不同。
B
dΦe dt
A I
Φ e SD
S
d dt
4
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
比较
jc
Ic S
d dt
d dt
dD dt
d dt
d D -
dΦe dt
S
d dt
I
+ + +j jc + D + c - dt
麦克斯韦引入位移电流 位移电流密度 位移电流强度
大学物理 第三次修订本
3
第12章 电磁感应与电磁场
一、 位移电流 设电容器的面积为S, 传导电流为 d d dq Ic
S
dt
dt
jc
dD
dt
在电容器放电时, 极板 上的 面电荷密度 与电位移 矢量相等, 并随时间变化。
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能完全描述电磁场的动力学过程
9
作业四 P27
一.3 麦克斯韦电磁场理论两个基本假设是： ________变__化__的__磁__场__激__发__涡__旋__电__场_________ ________变__化__的__电__场__激__发__涡__旋__磁__场_________
一.4 反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程
静电场是有源场、感应电场是涡旋场
2. 磁场的高斯定理
蜒 vv vvv S B d S S ( B 1 B 2 ) d S 0 0 0 vv Ñ S BdS 0
传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场 8
蜒 3. 电场L 的E v 环d 路lv 定 理L — (E v — 1 法E v 2 拉)第d lv 电 磁0 感 应S 定 B t v 律d S v Ñ LE vdlvd dtmS B tvdS v
I传
被 I D接上，而且 I传 ID ，这样在电路中电流处处连续。
从物理上看：把变化的电场称为电流，更实质的理由是变化的电 场可以激发磁场，即 I D 可以激发磁场；
I 传和 I D 在激发磁场方面规律相同——均激发右旋 系的涡旋磁场。
等值的 I 传和 I D产生 完全相同的磁场
H
H
I传
ID
4
4. 非稳恒电路中的安培环路定理 在非稳恒电路中引入全电流： I全I传ID
§10.5 麦克斯韦电磁场理论简介
麦克斯韦 为了解释电磁感应现象中感生电动势的本质，他假设： 变化的磁场可以激发电场——涡旋电场 从自然界的对称性，他又假设： 变化的电场可以激发磁场——涡旋磁场
这二个假设为建立完整的电磁场理论奠定了基础，预言了 电磁波的存在，是变化的电磁场在空间传播的理论依据。
变化的电场产生磁场的规律如何？
我们首先介绍位移电流的概念
1
3.从位数移学电上流看的：实在质变—化—的表电示场一中个，变通化过的面电积场S的
D的通量的
d
dt
D
和
通过同面积的电流
dq dt
I D 量值相同，正、负相一致；
在电路中 I 传在流动，在电容器内 I 传 断开，但出现
一个变化的电场，电场中
d D dt
和一个电流
I D量值相同，即
IDd dtDd dD t SSd dE t 6
例：圆盘平行板电容器（R），接入交流电路 iI0cost
i r
求：极板间 B的分布
I传IDI0cots jDISDIR02cost
利用安培定理：
Ñ L H v d l v H 2rr 2 jD
H2I0Rr2 cost
BHI0r cost 2R2
二极板间场能密度：
wwewm12E22B2
q q0 sint
E q S
7
二. 麦克斯韦方程组（P478）
一般的，空间存在四个场：一个保守场、三个涡旋场
1个左旋 2个右旋
1. 电场的高斯定理
蜒 vv vvv S D d S S ( D 1 D 2 ) d S q i 0
Ñ SD v d S v q i( V d V )
静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场
蜒 4. 全电流L 安H v 培d 环l v 路H 定vL 理( d H v lv1 H v (2 ) v j d l v D v)dS I vi S D t v d S v
Ñ L
S t
传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场 四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式.麦克斯韦方程组
L 2
L2
vv
+-
(D)Ñ L1Hdl 0
一.7 一平板空气电容器的两极板都是半径为R的圆形导体片， 在充电时，板间电场强度的变化率为dE/dt，若略去边缘效应， 则两板间的位移电流为：_________
I 位 d d tD d d t( D v S v ) d d t(0r E R 2 ) 0R 2 d d E t
H2I0Rr2 cost
B0H 20IR 02 rcots
12
二.2 一平行板电容器极板是半径为R的两圆形金属板，如图 所示，此电容器与交变电源相接，极板上带电量随时间变化
的关系为q=q0sint ，忽略边缘效应，求：
特例Hale Waihona Puke 圆盘平行板电容器，充电过程P1
P 2 E二板间
变化电场
P1
E向下 P 2
E向下
I D产生涡旋磁场 B B •
（1）已知：电容 C，d u
dt
为常数，求 I D
ID d d tD d d tD d S d q t d d C t u C d d u t
（2）已知：d E
dt
为常数，求 I D
10
一沿.环5(路A 如)L图1蜒 ，L 所1 LH v 示2磁d ，lv 场平 强板度L 2 电H v H容d 的器lv 环在流充中电，过必程有中：，L1（（忽C 略）边缘效应）
蜒 vv vv
(B ) H d l H d l
L 1
L 2
蜒 vv vv
(C ) H d l H d l
L 1
11
二.1 设电荷在半径为R的圆形平板电容器极板上均匀分布
（边缘效应忽略不计），当它接在园频率为的简谐交流电路 中，电流为i=I0cost ，计算电容器极板间磁感应强度的分布
（用r表示离板轴线的距离）。
Rr
I位I传I0cots
L
j位IR02 co s t 电流轴对称分布
取回路L L H d l H 2rR 1 2I0co tsr2
I全 I传 IDID
I全 I传 ID I传
全电流在回路中是连续的
一般低频时： 在导线中：ID0 I全 I传 在电容器中：I传 0 I全 ID
此时，安培环路定理形式不变：
L H d l I全 I传 ID 5
5. I 传 和 I D 的异同 相同点：均产生相同规律的右旋涡旋磁场
不同点： （本质完全不同） I 传 ——电荷的定向运动 I D ——变化的电场
组为：
(A )S D d S q i ( 1 )
(B )Ñ LE vdlvd dtMLL(2)
(C )sB d S 0 (3 )
(D )Ñ LH vd lv Id d tD LL(4 )
试判断下列结论是包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的。
（A）变化的磁场一定伴随着电场：（__2_）__B （B）磁感应线是无头无尾的：___（__3_）__C_ （C）电荷总伴随电场：_______（__1_）__A___