Maxwell的三篇论文及电磁场

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maxwell论文

4.2 永磁同步电机静磁场分析实例4.2.1 问题描述三相永磁同步电动机，由定子铁心、定子绕组、永磁体磁极、转子铁心组成。

电机定子内径、外径分别为74mm 和120mm，极数4，定子槽数24，电机为对称结构可以建立四分之一模型，为了使读者更加清晰的了解整个电机模型的建立情况，本例采用整域求解，问题求解电机的平均电磁转矩及场图分布。

该电机的模型示意图如图4-1 所示。

图4-1 4 极24 槽永磁电机结构示意图通过本问题的分析，读者可以学习掌握Maxwell 2D 基本几何模型建立方法，激励源加载、力及力矩参数的设置、永磁材料的定义及简单的场图处理。

Ansoft软件进行有限元分析的基本步骤如下：1 创建项目及定义分析类型2 建立几何模型3 定义及分配材料4 定义及加载激励源和边界条件5 求解参数设定6 后处理4.2.2 创建项目Step1. 启动Ansoft并建立新的项目文件执行File/New/命令，或者单击工具栏上的按钮新建一个项目文件.Step2. 重命名及保存项目文件在项目管理窗口中右键单击项目名称选择Rename 命令，输入PMSM-Magstatic对项目文件进行重命名，单击工具栏上的按钮保存此项目文件,在项目文件保存目录中就会出现如PMSM-Magstatic.mxwl项目文件.Step3. 定义分析类型采用二维静磁场求解器对永磁同步电动机进行磁场分析，求解器选择步骤如下：执行Project/Insert Maxwell 2D Design 命令，或者单击工具栏上的按钮建立maxwell2D 设计分析类型.执行Tools/Options/Maxwell 2D options 命令，进行maxwell 2D 求解器类型选择，在求解器选择下拉菜单中选择Magnetostatic求解器，坐标平面选择XY 坐标系统.4.2.3 构建几何模型Step1. 确定模型单位在前面的求解器类型设置中已经设置了该问题分析系统的全局坐标平面为XY 坐标系统，因此，在进行几何模型建立之前的唯一准备工作为确定几何模型的单位系统，执行Modeler/Units 命令，进行几何模型单位选择,即千米：km 米：meters 厘米：cm 毫米：mm 微米：microns7纳米：nm 码：yard 英尺：feet 英寸：inches 英里：mils列表中的单位默认为mm，当选择新的单位时，鼠标左键单击要选择的单位并执行/Rescale to new units/命令，将模型窗口的单位转为所要选择的单位。

电磁学——迈向电磁理论的统一

电磁学——迈向电磁理论的统一1873年，英国物理学家麦克斯韦的所著的《电磁学》出版，在这部著作中，麦克斯韦全面地总结并发展了19世纪中叶以前，以法拉第和高斯为代表的科学家在电磁领域研究中所取得的成果，他以严格的数学方法形成了在理论上的系统化，从而建立起严密的经典电磁理论体系。

将各种现象统一起来的思考进入19世纪下半叶，尽管科学技术发展迅速，然而关于电磁学的理论还未能达成我们今天所看到的这样统一的状态。

当时的情况正如革命导师恩格斯所描述的那样，“在电学中，只有一堆陈旧的，不可靠的，既没有最后证实也没有最后推翻的实验所凑成的杂乱的东西，只有许多孤立的学者在黑暗中胡乱摸索，从事毫无联系的研究和实验，他们像一群游牧的骑者一样，分散地向未知的领域进攻。

……电学还处于这种支离破碎的状态，暂时还不能建立起一种无所不包的理论……”①的确，尽管像电素和磁素这样一类不可称量的流体的概念已经发生了动摇，但人们还未能像今天这样彻底地从中挣脱出来，在取得显著进步的电化学方面“接触说”和“化学说”的争论也还尚未得出结果，充满片面性的议论仍然横行无忌。

遵循牛顿力学的形式，从库仑定律开始，在毕奥和萨伐尔定律等电磁定律中，关于电流或磁极间的相互作用问题，存在着一种超距作用的解释，但对这种超距作用机制的研究却处于空白状态。

在上述背景当中，瞩目于各种自然力的相互作用，法拉第首先考虑在相互作用物体之间的介质当中，使用有物理性质的“力线”将两者连接起来。

继承法拉第的这一思想，麦克斯韦在统一把握电磁理论方面迈出了具有决定意义的一大步。

尽管所说的统一把握电磁理论的思想，也受到当时认识的一定局限，但它毕竟是向前迈出了一大步。

麦克斯韦针对当时电学领域中各种理论之间缺乏相关性的批判，以及同法拉第一样注重用统一性观点看待自然界中诸现象的立场，无疑应当首先引起注意。

展露才华的少年说来也凑巧，麦克斯韦（James Clerl Maxwell，1831－1879）刚好出生于法拉第发现了电磁感应的那一年，也就是1831年。

科技发展史结课论文麦克斯韦---精品管理资料

科技发展史结课论文论文题目：破解电磁场奥秘的天才-—麦克斯韦学院：水资源与环境工程学院专业：环境工程姓名：吴鹏班级：10203202学号：1020320221论文摘要：在科学技术发展的长河中，出现了一代又一代的伟大天才，他们的智慧,高远的见解，长远的目光成就了我们今天科学之卓越。

麦克斯韦就是其中的一位,这位被称为“破解电磁场奥秘的天才"，对电磁的科技发展做出的伟大的贡献!关键词：科技发展麦克斯韦电磁场贡献认识评价正文科学上重大理论的创立，往往是一场接力赛跑.它要靠许许多多的科学工作者前赴后继不辞劳苦的努力,才能达到成熟的境界。

19 世纪致使物理学爆发了一场革命的电磁理论，也是如此.从库仑、欧姆、奥斯特、安培到法拉第等人所做的奠基工作，直至最后理论的完成，前后经历了半个多世纪.这一理论的集大成者英国伟大的科学家麦克斯韦。

法拉第的力线和场的概念为建立电磁理论提供了物理模型，但描绘场的力线、力管完全是一种定性的理论。

德国物理学家诺依曼,于1845 年根据安培理论，从矢势的角度推出电磁感应定律的数学形式.英国物理学家汤姆逊在1847 年— 1853 年间，提出了铁磁质内磁场强度H 、磁感应强度 B 的定义,认为H 是沿磁化方向的长空洞中单位磁极所受的力; B 是垂直于磁化方向割出的长狭缝内的磁场强度。

此外，汤姆逊还推出了磁场的能量密度;裁流导线的磁能。

由此看出，19 世纪50 年代到60 年代，无论是在实验上，还是在理论上，都为麦克斯韦建立统一的电磁场理论作好了相当充分的准备。

麦克斯韦的父亲是一位不随流俗的机械设计师，对麦克斯韦的一生影响很大。

他思想开朗，讲求实际，非常能于。

家里的大小事情，从修缮房屋、制作工具,直到剪裁衣服，样样都能自己胜任.麦克斯韦从小勤思好问，很受父母宠爱。

麦克斯韦的童年欢乐是短暂的。

母亲去世,麦克斯韦的父亲担起了抚养教育他的全部担子，家计相当艰窘。

失去了母爱,麦克斯韦性情渐渐变得孤僻、内向。

麦克斯韦简介

麦克斯韦简介詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831--1879)詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。

1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡，自幼聪颖，父亲是个知识渊博的律师，使麦克斯韦从小受到良好的教育。

10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文，已显露出出众的才华。

1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。

1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习，1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金，毕业留校任职两年。

1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。

1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。

1861年选为伦敦皇家学会会员。

1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果，完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》，并于1873年出版，1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授，负责筹建著名的卡文迪什实验室，1874年建成后担任这个实验室的第一任主任，直到1879年11月5日在剑桥逝世。

麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。

尤其是他建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。

他预言了电磁波的存在。

这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。

他为物理学树起了一座丰碑。

造福于人类的无线电技术，就是以电磁场理论为基础发展起来的。

麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学，在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后，坚信法拉第的新理论包含着真理。

于是他抱着给法拉第的理论“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。

他在前人成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全面的研究，凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文：《论法拉第的力线》（1855年12 月至1856年2月）；《论物理的力线》（1861至1862年）；《电磁场的动力学理论》（1864年12月8日）。

麦克斯韦电磁场理论的建立及意义

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时，收到应力作用而有电荷做定向运动；回路中产生电动势则是由于穿过回路的磁力线数目发生了变化。

法拉第的力线思想实际上就是场的观念，这是近距理论的核心内容。

（2）W.汤姆孙的类比研究在法拉第力线思想的激励下，W.汤姆孙对电磁作用的规律也进行过有益的研究。

他从法国科学家傅里叶的热传导理论得到启示。

傅里叶在1824年发表《热的分析理论》一书，详细的研究了在介质中热流的传播问题，建立了热传导方程。

这本书W.汤姆孙对有很深的影响。

1842年，W.汤姆孙发表了第一篇关于热和电的数学论文，题为：《论热在均匀固体中的均匀运动及其与电的数学理论的联系》，他论述了热在均匀固体中的传导和法拉第电应力在均匀介质中传递这两种现象之间的相似性。

他指出电的等势面对应于热的等温面，而电荷对应与热源。

利用傅里叶的热分析法，他把法拉第的力线思想和拉普拉斯、泊松等人已经建立的完整的静电理论结合在一起，初步形成了电磁作用的统一理论。

麦克斯韦和电磁场理论

浅析麦克斯韦和电磁场理论摘要：麦克斯韦是继法拉第之后，又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，完成了物理学的又一次大综合。

他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。

关键词：电磁场理论；麦克斯韦方程组；电磁感应；位移电流中图分类号：tn914 文献标识码：ａ文章编号：1005-5312（2011）麦克斯韦(james clark maxwell，1831—1879)是英国物理学家，诞生于苏格兰的古都爱丁堡。

16岁时考进了爱丁堡大学，专攻数学和物理。

19岁时又进入剑桥大学。

1854年，他在剑桥大学数学竞赛中名列第二。

1856年任苏格兰marishal学院的自然哲学讲座教授。

1860年至1868年任伦敦皇家学院和剑桥大学物理学教授。

1870年创设并主持卡文迪什物理实验室，并担任剑桥大学首任实验物理学教授。

他是英国皇家学会会员。

他的主要贡献是建立了电磁场理论和气体分子速度分布律。

一、麦克斯韦与他的《论法拉第力线》麦克斯韦于1856年发表了他的第一篇论文《论法拉弟的力线》，在这篇文章中，他试图用数学语言精确地表述法拉弟的力线概念，他采用数学推论与物理类比相结合的方法，以假想流体的力学模型去模拟电磁现象。

1846年，汤姆孙获得了剑桥大学学位后，研究了电现象和弹性现象的类似性。

他考察了处于应力状态的不可压缩弹性固体的平衡方程，指出表示弹性位移的矢量分布可与静电系统的电力分布相比拟。

而且，弹性位移还可以同样好地与一个通过b由curlα=b定义的矢量α相一致。

这里α是与纽曼，韦伯等人在电流感应论文中引用的矢势(vector potential)等价。

但汤姆孙是在不知道这一等同性时，经过不同途径，独立得到的。

二、麦克斯韦与他的《论物理力线》麦克斯韦在完成了统一已知电磁学定律的第一阶段工作后，又投入到第二阶段工作中．他于1862年发表了具有决定意义的论文《论物理学的力线》。

工程电磁场报告——maxwell

=
1
2 H Rs S t 2
= 2δσ =
H2 t
H2 t 2
ωμ 2σ
S
式中，S 为叠片表面积；Ht 为磁场强度切向分量；σ为叠片电导率；μ为叠片相对磁导率；ω为外加磁场角频率；R s 为单位表面积叠片的阻抗；δ为趋肤深度。此公式适用于频率大于 10KHZ 的情况，为了进行对比，也利用此公式计算 2KHZ 和 5KHZ 的情况。高频数值计算结果与实验值的比较 F（Hz） 2k 5k 10k 3 误差分析误差表格 F(Hz) 1 60 360 1K 2K 5K 10K Bmin 0.004% 0.097% 8.11% 16.4% 18.8% 7.91% 0.27% P 3.3% 3.3% 5.5% 17% 42%（低） 20%（高） 80%（低） 34%（低） 6.6%（高） 1.9%（高） Bmin（T） 0.7167 0.3208 0.0666 P（W）[理论] 5.6918 9.0000 12.727 P（W）[实验] 4.64186 9.47030 1.24261e1
高频公式理论表格 F(Hz) 5000 3）误差分析误差表格 F(Hz) 50 200 5000 Bmin 0.03% 0.04% 0.11% P 0.07% 0.13% 47.5%(低) 2.0%(高) Bmin(T) 0.0288 P(W) 1.13868e001
经过对比发现在 50HZ 和 200HZ 时,仿真结果与低频损耗计算结果吻合较好；在 5000HZ 时,仿真结果与高频损耗计算结果吻合也较好。而对于 Bmin 来说，3 个频率时候吻合得都非常好。二、叠钢片的涡流分析不同频率下的 Bmin 和 P F（Hz） 1 60 Bmin（T） 0.9997 0.9993 第8页共8页 P（W） 1.99214e-6 7.16701e-3

麦克斯韦与电磁场理论的创立

麦克斯韦与电磁场理论的创立摘要：麦克斯韦是科学史上最伟大的物理学家之一，他的电磁场理论被誉为19世纪的电磁学史上的一座丰碑，他不但将全部电磁现象所服从的规律概括为我们所熟知的麦克斯韦方程组，而且还预言了电磁波的存在。

他所完成的不朽著作《电磁场通论》，对当代物理学家甚至对以后几代物理学家来说都是一个伟大而又不易达到的丰碑。

同时，麦克斯韦对科学之外的远见卓识和物理学领域一样令人惊叹。

关键词：麦克斯韦麦克斯韦方程组电磁波《电磁场通论》Maxwell and The Creation of ElectromagneticField TheoryAbstract:The history of science Maxwell is one of the greatest physicist of his electromagnetic theory of electromagnetism known asthe 19th-century history of a monument, not only he will obey all thelaws of electromagnetic phenomena summarized as Maxwell's equationswe know group, but also predicted the existence of electromagnetic waves. Completed his monumental book "General Theory of Electromagnetic Fields", and even after several generations of contemporary physicists for physicists, is a great and easy to reach the monument. Meanwhile, Maxwell on the science of physics beyond thefield of vision and the same is amazing.Keywords: Maxwell Maxwell's equations Electromagnetic waves "General Theory of Electromagnetic Fields"目录1 引言 (3)2 麦克斯韦的初期经历 (3)3 划时代的三篇论文 (6)3.1论文的前期准备 (6)3.2《论法拉第的力线》的发表 (7)3.3《论物理力线》的发表——位移电流 (8)3.4《电磁场的动力学理论》 (9)4 格伦莱尔的悠闲与《电磁场通论》的出版 (10)4.1格伦莱尔的悠闲 (10)4.2 《电磁场通论》的创作 (11)5 麦克斯韦电磁理论对后世的影响 (12)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)麦克斯韦与电磁场理论的创立一、引言:1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，这标志着电磁学的开始；随后法国物理学家安培在奥斯特实验的基础上于1820年至1827年创立了超距论的电动力学；1831年，英国物理学家法拉第）发现电磁感应定律；1845年至1846年，德国物理学家纽曼和韦伯发展了安培的电动力学，创立了德国电动力学体系，在欧洲大陆风靡一时。

麦克斯韦方程组的对称性与电磁形式

麦克斯韦方程组的对称性与电磁形式麦克斯韦方程组作为电磁场理论的基础,是由麦克斯韦对电磁场的三个基本定律总结和完善产生的,使用该方程组使得计算简洁规范,还可以利用麦克斯韦方程组的对称性进行推导.人们在使用电磁波作为主要通讯和信息传递的手段之前,麦克斯韦根据方程组的对称性,推测出可能会存在电磁波.电磁波于1887年被赫兹证实存在,奠定了未来通讯领域的基础.基于此,本文阐述了电磁场的基本理论,通过通量和散度,环量和旋度,矢量微分算子y三个方面分析电磁场的特性,并举例说明麦克斯韦方程组具有的对称性,在空间中分析电磁波性质并推导出麦克斯韦方程组,根据电磁形式及特性得出结论.詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）是十九世纪中叶英国物理学家、数学家。

1831年6月13日生于爱丁堡，1879年11月5日，病逝于剑桥。

麦克斯韦在科学上作出了巨大贡献，涉及领域十分广泛，包括电磁学、天体物理学、气体分子运动论、热力学、统计物理学等。

其中最突出的是在电磁场理论方面，他在总结前人工作的基础上，创造性地提出了系统化的电磁场理论，他提出的麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在并提出了光的电磁学说，对于人类进一步认识并利用自然规律作出了划时代的贡献。

人物生平麦克斯韦1831年出生于英国苏格兰名门望族——佩尼奎克的克拉克家族，他出生的那一年，法拉第刚刚发现了电磁感应。

在10岁左右时，麦克斯韦便显现出了在数学方面的创见，尤其对于几何学很感兴趣，独立发现了次多面体。

麦克斯韦就读的爱丁堡公学14岁时，他发明了用大头针和棉线做出准确椭圆的方法，并整理成论文《论卵形曲线的机械画法》发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，由此获得了爱丁堡学院数学奖。

不久后，他又完成了《关于摆线的理论》和《论弹性体的平衡》两篇论文，交给皇家学会。

1847年，麦克斯韦进入爱丁堡大学，这一时期的他受到了物理学家福布斯和形而上学家威廉·哈密顿爵士的极大影响。

经典电磁场理论的建立

纽曼考虑了两个载流线圈的情况，他把其中一个叫施感线圈，另一个叫被感线圈。当施感电流线圈运动时，两个线圈的相互作用将发生变化，他假设被感线圈中的感应电动势与两线圈相互作用能的变化率成正比，并根据楞次定律而加上一个负号，于是：
（1）式中是被感电流的线元，积分沿被感电流回路进行，而矢量A定义为：
（2）式中A是一个电流的位置函数，纽曼称之为电动力学势。
2、麦克斯韦的电磁场理论
19世纪最伟大的理论物理学家，经典电磁场论的奠基人麦克斯韦，于1854年在英国剑桥大学毕业。起初，他研究的领域是关于色散理论；在开尔文勋爵的影响下，麦克斯韦进入了电磁学领域，开始从事电磁场的理论研究工作；他首先认真地通读了法拉第的三卷论文集《电学的实验研究》，麦克斯韦继承了法拉第彻底的近距作用思想，坚定了以近距作用的场观念来研究电磁现象的信念，并大量阅读了开尔文勋爵的工作，以及高斯（Gauss）、格林（Green）、泊松（Poisson）、斯托克斯（Stokes）等人的有关论述，领会了类比研究的方法，掌握了当时已有的数学工具。对于当时已经建立的以安培、纽曼、韦伯为代表的大陆派超距作用电磁理论，麦克斯韦一方面给予应有的肯定，同时也深刻地洞
察了其中的内在矛盾和困难。从1855年到1865年，麦克斯韦终于建立起完整的电磁场理论，完成了毕生最重要的贡献。麦克斯韦建立电磁场理论的工作集中反映在他的三篇著名电磁学论文中，即1855～1856年的《论法拉第力线》，1861～1862年的《论物理力线》，以及1865年的《电磁场的动力学理论》。
1846年，韦伯在安培定律的基础上提出了所谓的韦伯电作用定律，为了建立超距作用的统一电磁理论，韦伯认为，运动电荷之间除了库仑力外，还存在着由于电荷运动而产生的另一类相互作用力，后人称之为韦伯力。韦伯根据原始的安培公式，导出两运动电荷与之间的相互作用力为：

麦克斯韦传略

麦克斯韦传略一、生平麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831～1879）是英国伟大的物理学家，1831年6月13日生于英国苏格兰首府爱丁堡，1879年11月5日卒于剑桥，终年48岁。

麦克斯韦幼儿时期的教育由母亲承担，她教他读书，鼓励他对各种事物的好奇心。

麦克斯韦自幼聪慧过人，具有惊人的记忆力。

麦克斯韦10岁丧母，与父亲相依为命。

深厚的父子之情使麦克斯韦与父亲保持着频繁的通信，彼此交换思想和对社会的见解。

1841年，麦克斯韦被父亲送入爱丁堡公学求学，14岁时，麦克斯韦写出了第一篇科学论文，他找到了绘制完全卵形线的新方法。

该文发表在《爱丁堡皇家学会纪事》上，这使麦克斯韦能够进入爱丁堡的学术界。

麦克斯韦的过人才智、充沛精力以及不屈不挠的巨大毅力使他越来越闪烁着超越于同时代人的光辉。

1847年，麦克斯韦进人爱丁堡大学学习，时年16岁。

麦克斯韦在三年内学完了四年的课程，他钻研数学，写诗，如饥似渴地阅读，积累了极丰富的知识。

在爱丁堡大学期间，麦克斯韦受到两位显著不同的人的深刻影响。

一位是物理学家福布斯（James David Forbes），他是实验家，因发明地震计，发现辐射热的偏振以及在冰川运动方面的几项开拓性工作而闻名。

另一位是哲学家哈密顿（William Hamilton），他因逻辑学方面的贡献而知名（另一位著名的爱尔兰物理学家、数学家与他同名）。

有趣的是，福布斯和哈密顿两人在学校事务的许多方面都是死对头，但对于教育麦克斯韦却表现出难得的一致。

福布斯培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣，这对于一个理论物理学家来说，实在是非常难得的。

福布斯还要求麦克斯韦写作条理清楚，并把自己研究科学史的爱好也传给了麦克斯韦。

哈密顿则以他广博学识和严谨科学态度激发起麦克斯韦研究基本问题的兴趣。

1850年，麦克斯韦升入剑桥大学三一学院深造，在三一学院期间，麦克斯韦结识了一批才华横溢使学校四壁生辉的青年学者。

电磁学 Maxwell

把感应电动势用电动力学势a表示出来
a 只是运算中代替一积分的辅助量，没有明确的物理意义
理论中，无须考虑线圈周围的情况，把感应电动势归结为两个电流相互作用时电动力学势变化率的积分，这样他就把电磁感应定律纳入了超距作用的电动力学体系。
引入电动力学势是一个重要的贡献，在电磁学理论中起着重要的作用
北京大学物理学院王稼军编
1875年法拉第给麦克斯韦的信
我亲爱的先生，我接到你的论文，为此深为感谢。我并不是说我要感谢你是因为你谈论“力线”，因为我知道你已经在哲学真理的意义上处理了它；但你必然以为这项工作使我感到愉快，并给予我很大的鼓励去进一步思考。起初当我看到你用这样的数学威力来针对这样的主题，我几乎吓坏了。后来我才惊讶地看到这个主题居然处理得如此之好。
2006.12
北京大学物理学院王稼军编
第二部分主要讨论电磁感应现象
2006.12
北京大学物理学院王稼军编
Weber的工作
Weber提出：运动电荷之间除了库仑力外，还存在着由于电荷运动而产生的另一类相互作用力——Weber力
同号电荷沿同方向平行运动时，为吸引力异号电荷沿同方向平行运动时，为排斥力；安培力——全部运动电荷之间的力的结果；
雄心勃勃想建立统一的电磁力—weber力
被感线圈中考虑楞次定律
d dt
i'
ll '
d
l
d r
l
'
kddti'll'dlrdl'
引入一个矢量函数a，称之为电动力学势，定义为
a
i'
l'
d l' r
2006.12
k
l

经典电磁场理论的建立

经典电磁场理论的建立1820年4月，奥斯特发现了电流的磁效应，这标志着电磁学的开始。

法国数学家安培，借助于库仑定律与万有引力定律的惊人相似性，便把引力领域的超距论思想移接到电磁领域中来，并于1820～1827年创立了大陆派超距论电动力学体系。

1831年，法拉第发现电磁感应定律，对超距论电动力学提出了第一次挑战；安培运用自己建立的超距论电动力学对法拉第电磁感应现象解释时，显得力不从心。

1837～1838年，法拉第又初步提出场的概念，接着于1851年提出了电磁场论的思想。

1845～1846年，德国物理学家纽曼（F ．E ．Neumann ，1798～1895）和韦伯（W ．Weber ，1804～1890）发展了安培电动力学体系，并成功地解释了电磁感应现象。

1861～1865年，英国物理学家麦克斯韦（J ．C ．Maxwell ，1831～1879）提出电位移和位移电流的概念，对超距论电动力学提出了第二次挑战，并从理论上预言电磁波的存在，建立了著名的麦克斯韦方程组。

德国实验物理学家赫兹（H ．Hertz ，），于1886～1888年证实了麦克斯韦预言的所有方面，从而彻底否定电磁超距论思想，导致了无线电的诞生，开辟了电磁波通讯的新纪元。

1、大陆派超距作用电磁理论法国物理学家安培仿照力学的理论结构，建立电磁超距有心力作用理论，他把自己的理论取名为“电动力学”。

安培的电动力学解释当时所知道的一切电磁现象的确十分出色；但在运用于解释1831年法拉第发现的电磁感应现象时却遇到了麻烦。

1845年，德国的纽曼发展了安培电动力学的超距有心力思想，并成功地解释了电磁感应定律。

纽曼考虑了两个载流线圈的情况，他把其中一个叫施感线圈，另一个叫被感线圈。

当施感电流线圈运动时，两个线圈的相互作用将发生变化，他假设被感线圈中的感应电动势与两线圈相互作用能的变化率成正比，并根据楞次定律而加上一个负号，于是：⎰⋅∂∂-=l d tA ε （1）式中dl 是被感电流的线元，积分沿被感电流回路l 进行，而矢量A 定义为：⎰''=rl d i A （2）式中A 是一个电流的位置函数，纽曼称之为电动力学势。

麦克斯韦（Maxwell）的遗产一位微波工程师的心得体会

麦克斯韦（Maxwell）的遗产一位微波工程师的心得体会电子万花筒平台核心服务电子元器件：价格比您现有供应商最少降低10%射频微波天线新产品新技术发布平台：让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传！发布产品欢迎联系管理，专刊发布！强力曝光！小电招聘：一个专注于快速帮助电子工程师找到理想工作的栏目即将上线，敬请工程师们关注！自从我学会了如何从右端握住电烙铁后，与射频相伴的工作便成了我的酷爱。

数字化电磁学（EM）已经吸引了我过去二十年的注意力。

渐渐地，我开始了以“在过去的好时光”的方式来回味麦克斯韦方程。

我开始对麦克斯韦这个家伙产生了兴趣（图1）。

历史学家们公认他是19 世纪最出色的物理学家，与爱因斯坦（Einstein）和牛顿（Newton）齐名。

任何一个书店或图书馆都有爱因斯坦和牛顿的传记…那么麦克斯韦的传记又在哪里呢？图 1 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦创建了电磁场理论，并且被认为与牛顿和爱因斯坦齐名。

确实，很难找到麦克斯韦的传记。

在过去大约十年中，我做了很多努力找到了一些，并且在管理公司，编程，写文章和做研究之余，我已经决心要了解一点我们领域的这位创始人。

虽然无论从哪方面讲我都算不上是一个历史学家，但我愿意与你们分享从一个微波工程师的视角出发所得到的一个体会。

为此我所取得的一个成就便是作为一个MTT-S 杰出演讲人无偿地来讲述“詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的一生”[1] 。

在这篇文章中，我花费了比演讲所允许的更多的时间详细地讨论了影响麦克斯韦最重要的遗产的事件。

有趣的是，他最重要的遗产并不是位移电流。

甚至不是麦克斯韦方程。

了解麦克斯韦一生最好的信息来源可能是刘易斯·坎培尔（Lewis Campell）和威廉·加内特（William Garnett）所写的1882 年的传记[2]。

图2 是来自于传记的根据现实场景所绘制的水彩画。

这幅画展示出当麦克斯韦还是个孩子时便对波现象（小提琴）产生了兴趣。

麦克斯韦方程组和电磁波

1 w = ( DE + B H ) 2
b. 单位体积的场的质量：（电磁场不为零）
w 1 m = 2 = 2 ( DE + BH ) c 2c
c. 对于平面电磁波，单位体积的电磁场的动量 p 和能量密度 w间的关系是：
w p= c
2. 场物质与实物物质的不同
a. 电磁场以波的形式在空间传播，而以粒子 (光子)的形式和实物相互作用。光子没有静止质量，而电子、质子、中子等基本粒子却具有静止质量。
运动
电流激发磁场
变化变化
5. 麦克斯韦电磁场理论的局限性
（1）麦克斯韦方程可用于高速领域。
（ 2 ）麦克斯韦电磁理论在微观区域里不完全适用，它可以看作是量子电动力学在某些特殊条件下的近似规律。
四、电磁场的物质性
1. 电磁场具有实物物质的基本特性: 能量,质量和动量
a. 电磁场的电磁能量密度为:
(
)
(
)
(*1) (*2)
r r r r 2 2 ∇ × ∇ × E = ∇ ∇ ⋅ E − ∇ E = −∇ E
r r ∇⋅D ∇⋅E = =0 ε0
(
) (
)
令c=
r 比较 (*1) 和 (*2) 得电场 E 的偏微分方程 : r r 2 2 r r ∂ E 1 ∂ E 2 2 ∇ E − µ 0ε 0 2 = 0 ⇒∇ E− 2 =0 2 ∂t c ∂t r 同理得到磁场B的偏微分方程 : r r 2 r 2 1 ∂ B r 2 ∂ B 2 ⇒∇ B− 2 2 =0 ∇ B − µ 0ε 0 2 = 0 c ∂t ∂t
小结：
实物和场都是物质存在的形式，它们分别从不同方面反映了客观真实。同一实物可以反映出场和粒子两个方面的特性。

基Ansoftmaxwell的电磁场有限元问题分析

基Ansoft maxwell的电磁场有限元问题分析摘要：本文首先介绍了电磁场求解的有限元方法的基本思想并利用示例对求解方法进行了具体的阐述。

随后本文分析了Asoftwell maxwell 在进行电磁场数值分析特别是解决处理边界问题时的巨大优势。

最后本文通过实例详细探讨了Asoftwell的使用方法并利用其强大的作图功能绘出了相应的电场分布图。

1、引言在电磁学的实际应用过程当中，人们往往遇到的问题是给定空间某一区域的电场分布，同时给定区域边界上的电位或者场强，在这种条件下求该区域内的电位函数或电场强度分布。

因此电磁场边界问题的求解在工程电磁场领域当中就具有了尤为特殊的意义。

而有限单元法就是求解电磁场边界问题的方法之一。

它不仅可以处理复杂的边界条件以及形状复杂的结构，而且在此同时还可以通过一系列简单的手段保证精度。

因此有限单元法的应用已经从最开始的固体力学领域推广到了温度场，流体场，声场，电磁场等等。

与此同时计算机技术的高速发展已经使有限元的计算方法渐趋简单，Ansoft maxwell正是工程设计人员和研究工作者在电子产品设计流程当中必不可少的重要工具。

它使得人们不需要高深的数学知识就可以处理很复杂的电磁场数值分析问题。

2、有限元法的基本思想所谓的有限元法，就是将整个区域分割成许多很小的子区域，这些子区域通常称作“单元”或者“有限元”，将求解边界问题的原理应用于这些子区域中，求解每个小区域，通过选取恰当的尝试函数，使得对每一个单元的计算变得十分简单，经过对每个单元进行重复而简单的计算，将其结果总和起来，便可以得到用整体矩阵表达的整个区域的解。

设在一由边界L 界定的二维区域D 内，电位函数ϕ满足拉普拉斯方程且给定第一类边界条件，即有如下静电场边界问题：22220()LD x y f s φφφ ∂∂+= ∂∂ = 在区域内）应用有限差分法，首先需要确定网格的节点分布方式，为简单起见，如右图所示，我们用分别于x,y 轴平行的两组直线（网格线）把场域D 划分成足够多的正方形网格，两相邻平行网格线的间距成为步距h. 设节点o 的电位是ϕ0 ，相邻四个点的电位分别是ϕ1、ϕ2 、ϕ3 、 ϕ4。

对麦克斯韦电磁场理论的研究与实验探讨

综述静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。

公元前六、七世纪发现磁石吸铁、磁针指南以及摩擦生电等现象。

系统地对这些现象进行研究则始于十六世纪，此时，人类只是把电与磁分开来研究，经过漫长的三个世纪才把它们联系起来，开始了电磁学的新阶段。

十九世纪二、三十年代成了电磁学发展的时期。

首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培，他在得知奥斯特发现了电流的磁效应之后，重复了奥斯特的实验，提出了右手定则，并用电流绕地球内部流动解释地磁的起因。

建立了电流元之间的相互作用规律——安培定律。

与此同时，比奥—沙伐定律也得到发现。

英国物理学家法拉第对电磁学的贡献尤为突出，他在大量实验的基础上创建了力学思想和场的概念，为麦克斯韦电磁场理论奠定了基础。

麦克斯韦是继法拉第之后集电磁学大成的伟大科学家。

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，完成了物理学的又一次大综合。

１，实验过程探讨与电磁场方程组产生１８６５年，麦克斯韦发表了电磁场理论的第三篇重要论文《电磁场的动力学理论》。

最早明确地提出了电磁场的概念。

他在评价韦伯和纽曼的超距作用的电磁理论时写道：“在依赖于粒子速度的力超距作用在另一些粒子上的假设中包含着力学上的困难，阻止我认为这一理论是最终的理论。

”“所以，我宁愿从另一方面去寻找对这一事实的解释，假设它们是被周围媒质以及在激发物体中所发生的作用而产生，而不需要假定它相当距离上直接作用的力存在就可以解释远距离物体之间的作用。

”“所以，我提出的理论可以称为电磁场理论，因为它与带电体或磁体附近的空间有关；它也可以称为动力学理论，因为它假定在该空间中有运动的物质，从而产生了我们所观察到的电磁现象。

”麦克斯韦认为电磁场既可在物体内存在，也可在真空中存在。

在论文的第三部分麦克斯韦建立了电磁场的普遍方程，它与我们今天所熟悉的麦克斯韦方程组已经非常接近，一共有八组方程，他把前六组矢量方程写成直角坐标分量式，所以这是一组包括２０个变量由２０个方程构成的方程组。

16 Maxwell电磁理论

S2 S1 L
1．电流的连续性
B
A
I
v v 稳恒电流磁场： ∫ H ⋅ dl = I =
l
∫ j ⋅ ds
s
v
v
在含电容器电路中，穿过 L 所围面积 S1 的电流为 I，安培环路定理表现为
∫ H ⋅ dl = ∫
l
v
v
s1
v v j ⋅ ds = I
而在 S 2 面上，电流为零，即：
∫ H ⋅ dl
v ∂B ∂t
v E
v ∂D ∂t
v B
设电磁波源为交变的电流或电场，则：交变的电场激发交变的磁场，交变的磁场又激发交变的电场……
z
v E
v B
v E
v B
v E v E
v r v H
v B
v E
x
O
θ
y
x
ϕ v E
4．电场和磁场的波函数（振荡偶极子）设振荡偶极子的电偶极矩 P 为：
p = ql = lQ0 cos(ω t + ϕ ) = p0 cos(ω t + ϕ )
v
W = w ⋅ dA ⋅ dl = w ⋅ dA ⋅ udt
W wdAudt 1 1 S= = = wu = ( εE 2 + μH 2 )u = EH dA ⋅ dt dA ⋅ dt 2 2 v v v S = E×H
S = EH =
T 平均能流密度： S = 1 Sdt = 1 ∫
v dA ( ⊥u ) v u
并且当电容器放电时，板上电荷面密度 σ 减通量随时间的变化率 dΦD/dt 在数值上等于板内传导电流。 v v v 小，板间电场减弱，所以， dD dt 与 D 方向相反。设想若以 dD dt 表示某种电流密度，那么，它就可以代替在两板间中断了的传导电流密度，从而保持了电流的连续性。 v 位移电流：电场中某点位移电流密度 j d 等于该点电位移矢量对时间的变化率，通过电场中某截面位移电流 Id 等于通过该截面电位移通量 ΨD 对时间的变化率，即

Maxwell的三篇论文及电磁场

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