麦克斯韦Maxwell方程组各个物理量介绍
麦克斯韦方程组公式及其物理意义
麦克斯韦方程组公式及其物理意义在物理学的殿堂中，麦克斯韦方程组宛如璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒，它是电磁学领域的基石，对于理解电磁现象和相关技术的发展具有至关重要的意义。
麦克斯韦方程组由四个方程组成，分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培麦克斯韦定律。
高斯定律的数学表达式为：∮E·dS ＝Q/ε₀。
其中，E 是电场强度，dS 是面积元矢量，Q 是封闭曲面内包含的总电荷量，ε₀是真空介电常数。
这个公式表明，电场的电通量与封闭曲面内的电荷量成正比。
通俗地说，就是电荷会产生电场，电场线从正电荷出发，终止于负电荷。
如果一个封闭空间内没有电荷，那么进入这个空间的电场线数量和出去的电场线数量是相等的。
高斯磁定律的表达式为：∮B·dS ＝ 0 。
B 是磁感应强度，这里表明了磁感线是闭合的，没有磁单极子存在。
也就是说，磁场没有像电荷那样的“源头”和“尾闾”，它总是形成闭合的曲线。
法拉第电磁感应定律：∮E·dl ＝dΦ/dt 。
E 是电场强度，dl 是线元矢量，Φ 是磁通量。
这个公式描述了时变磁场如何产生电场。
当通过一个闭合回路的磁通量发生变化时，就会在这个回路中产生感应电动势，从而产生感应电场。
打个比方，就像我们快速地把一块磁铁插入一个闭合的线圈中，线圈中就会产生电流，这就是因为磁通量的变化产生了电场。
安培麦克斯韦定律：∮H·dl ＝ I ＋ dD/dt 。
H 是磁场强度，I 是传导电流，D 是电位移矢量。
这个方程的左边是磁场强度沿闭合路径的线积分，右边是传导电流和位移电流之和。
位移电流是由时变电场产生的，它的引入完善了安培环路定律，使得在时变情况下，安培环路定律依然成立。
麦克斯韦方程组的物理意义极其深远。
首先，它统一了电学和磁学。
在麦克斯韦之前，电学和磁学被认为是两个独立的领域。
但麦克斯韦方程组表明，电场和磁场是相互关联、相互影响的，它们共同构成了统一的电磁场。
麦克斯韦方程组详解
麦克斯韦方程组详解
1麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是一组常微分方程，用于描述物体的运动行为。
该方程组的解取决于初始条件，其解可以用来解释物体的速度和加速度，以及所受外力的大小、方向和方向。
该方程组一般由两个方程组成：动量定理和动量法则。
2动量定理
动量定理是一种物理定理，主要用于说明物体质量的变化和受力的关系。
动量定理简要的表达为：物体的动量的变化等于受力的大小×作用时间。
即受力F与时间t的乘积就是物体动量变化的量级。
以此，可以用动量定理来描述物体受力后的运动状态变化。
3动量法则
动量法则是一种物理定理，用于说明物体受到外力时，物体的动量、速度和加速度等变化的规律性。
动量法则简要表达为：物体受外力F时，物体的动量p变化等于外力F和受力时间t的乘积，即Ft。
因此，可以用动量法则来描述物体受力后的变化情况。
4麦克斯韦方程的解
麦克斯韦方程组的解是对于物体的运动情况的描述，主要由动量定理和动量法则组成。
解得麦克斯韦方程组可以得到物体受到外力F 后，物体的动量、速度和加速度等变化情况。
其解又是由物体的初始
条件求得的，通过解麦克斯韦方程组，可以得到物体的运动参数，从而研究物体的运动行为。
麦克斯韦方程组
Idl
dF
Idl
dF
F l dF l Idl B
B
B
例 求 如图不规则的平 面载流导线在均匀磁场中所受 的力，已知 B 和 I . 解 取一段电流元 Idl
y
dF
Idl
B
I dF Idl B o dFx dF sin BIdl sin dFy dF cos BIdl cos
0 di 0dr di dq dr , dB 2 2 a b 2r 4r 0 a b 0 ln B dB dr 4 a 4r a
（2）磁矩 m ，dq旋转 产生的磁矩
1 dm r di r 2 dr 2 a b 1 1 2 (a b) 3 a 3 m dm r dr 6 2 a （3）若 a >> b, 求 Bo 及 m 。 若 a>>b , AB 可看成点电荷i 2 q 2 b 1 2 0i 0b 2 a b. B0 , m a i 2 2a 4a
利用安培环路定理求无限长均匀密绕载流直螺线管 的磁场
例 5 有一无限长圆柱形导体和一无限长薄圆筒形导
体，都通有沿轴向均匀分布的电流，它们的磁导率都 为 0, 外半径都为R。今取长为 l，宽为 2R的矩形平面 ABCD 和 A`B`C`D`， AD及A`D` 正好在圆柱的轴线上。 问通过ABCD的磁通量大小是多少？通过A`B`C`D的磁 通量是多少?
（x R ）2 2
Idl
r
B
dB
p *
o
R
I
B
dB
写出麦克斯韦方程组的积分形式与微分形式,并说明每个方程的物理意义
写出麦克斯韦方程组的积分形式与微分形式,并说明每个方程的物理意义麦克斯韦方程组是电磁学领域中的基本方程组，描述了电磁场的行为，它由四个方程组成，分别是高斯定律、高斯磁场定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
1. 高斯定律（积分形式）：麦克斯韦方程组的第一个方程是高斯定律，它描述的是电场通过一个封闭曲面的总通量与内部电荷之比。
其积分形式可以表示为：\[\oint \vec{E}\cdot d\vec{A} = \frac{Q_{in}}{\varepsilon_0}\]这里，\(\vec{E}\) 表示电场，\(d\vec{A}\) 表示曲面元素，\(Q_{in}\) 表示封闭曲面内的净电荷，\(\varepsilon_0\) 是真空介电常数。
这个方程表明了电场对电荷的影响是通过电场通量来描述的。
物理意义：高斯定律说明了电场随着电荷的分布而改变，并且电场的分布是由电荷形成的。
通过对这个方程的理解，我们可以更好理解电场在空间中是如何形成和传播的。
2. 高斯磁场定律（积分形式）：麦克斯韦方程组的第二个方程是高斯磁场定律，它描述的是磁场通过一个闭合曲面的总磁通量等于零。
其积分形式可以表示为：\[\oint \vec{B}\cdot d\vec{A} = 0\]这里，\(\vec{B}\) 表示磁场，\(d\vec{A}\) 表示曲面元素。
这个方程表明了磁场不存在单极子，磁场线总是形成闭合曲线或形成环路的形式。
物理意义：高斯磁场定律说明了磁场的性质，它告诉我们磁场不存在孤立的单极子，而总是存在一对相等大小相反方向的磁极。
这个方程的理解对于磁场的性质和行为有很大的帮助。
3. 法拉第电磁感应定律（微分形式）：麦克斯韦方程组的第三个方程是法拉第电磁感应定律，它描述的是磁场变化所产生的感应电场。
它的微分形式可以表示为：\[\nabla\times \vec{E} = -\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}\]这里，\(\nabla\times\) 是旋度算子，\(\vec{E}\) 表示电场，\(\vec{B}\) 表示磁场，\(t\) 表示时间。
麦克斯韦方程组五个公式和含义
麦克斯韦方程组五个公式和含义
麦克斯韦方程组是由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组偏微分方程，它描述了电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的关系。
以下是五个麦克斯韦方程组的公式和它们的基本含义：
1. 积分形式的麦克斯韦方程组：
（1）全电流定律：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。
（2）法拉第电磁感应定律：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。
（3）磁通连续性原理：对于任意一个闭合曲面，有多少磁通进入曲面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磁荷。
（4）高斯定律：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：
全电流定律的微分形式说明磁场强度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ρ）。
chapter-02MAXWELL方程
如图，设P为空间中的任意点，过P 取面积元dS。
i di
J
en
lim
S 0
S
en
dS
i
J • dS
S
dS P
方向：正电荷运动的方向
物理意义：
➢单位时间内通过垂直电流传播方向单位面积的电荷量
➢反映空间各点电流流动的物理量，形成一个空间矢量场
➢一般是时间t的函数，即J J（r , t)。恒定电流是特殊情况
实验证明：电场中电荷q0所受的电场力大小与自身所带电量成 正比，与电荷所在位置电场强度大小成正比，即
F
q0q
4 0 R 2
eR
q0q
4 0 R3
R
F E lim
q q0 0 0
对电场强度的进一步讨论
电场强度是单位点电荷受到的电场力，只与产生电场的电荷有关
对静电场和时变电场上式均成立
点电荷产生的电场
I2d l2
I1d l1 R12
C1
R132
再在C2上对上式积分，即得到回路C1对回路C2的作用力
式中： R R
R r2 r1
O
0 为真空中介电常数。0 4 107 H / m
讨论：dF12 ≠－dF21，这与库存仑定律不同。这是因为孤立的稳
恒电流元根本不存在，仅仅是数学上的表示方法而已
两个电流环的相互作用力
在回路C1上式积分，得到回路C1作用在电流元I2dl2上的力
dFC12
0 4
库仑定律内容：如图，电荷q1对
电荷q2的作用力为：
F12
q1q2
4 0 R 2
eR
q1q2
4 0 R3
R
麦克斯韦方程组公式及其物理意义
麦克斯韦方程组公式及其物理意义麦克斯韦方程组，这可是物理学中的大宝贝！咱们先来瞧瞧这几个公式到底长啥样。
麦克斯韦方程组包含四个方程，分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律。
高斯定律说的是，电场的散度等于电荷密度除以介电常数。
这就好比在一个大房间里，电荷就像一群调皮的小孩子，如果孩子多了，电场向外扩散的趋势就会更强烈。
高斯磁定律呢，它表明磁场的散度总是零。
想象一下，磁场就像是一条首尾相接的绳子，没有开头也没有结尾，不会有地方突然“冒出来”或者“消失不见”。
法拉第电磁感应定律讲的是，变化的磁场会产生电场。
这就好像你在骑自行车，车轮快速转动的时候，会带动链条让后面的小齿轮也跟着转起来。
磁场的变化就像是转动的车轮，带动了电场这个“小齿轮”。
安培-麦克斯韦定律说，电流和变化的电场都会产生磁场。
这好比是一条热闹的街道，来来往往的车辆（电流）和人群的流动（变化的电场）都会让周围的气氛（磁场）发生变化。
我还记得有一次，在给学生们讲解麦克斯韦方程组的时候，有个小家伙瞪着大眼睛问我：“老师，这玩意儿到底有啥用啊？”我笑了笑，从兜里掏出一块磁铁和一根导线，当场做起了实验。
当我快速移动磁铁的时候，导线里居然产生了电流！小家伙们都惊呆了，我告诉他们，这就是麦克斯韦方程组在起作用。
麦克斯韦方程组的物理意义那可真是太重要啦！它把电学和磁学统一了起来，让我们知道电和磁并不是孤立的现象，而是相互关联、相互影响的。
这就像是找到了一把神奇的钥匙，打开了电磁世界的大门。
在现代生活中，麦克斯韦方程组的应用无处不在。
从我们每天用的手机、电脑，到卫星通信、电力传输，都离不开它的功劳。
没有麦克斯韦方程组，我们可能还生活在一个通信不畅、电力匮乏的世界里呢。
而且，麦克斯韦方程组不仅仅是一些公式，它更是一种思维方式，教会我们如何去理解和探索自然界中复杂的电磁现象。
它让我们明白，看似毫无关联的事物之间，可能隐藏着深刻的内在联系。
麦克斯韦Mawell方程组各个物理量介绍
麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的:▪描述电场是怎样由电荷生成。
开始于正电荷，终止于负电荷。
计算穿过某给定的数量，即其，可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。
更详细地说，这定律描述穿过任意闭曲面的与这闭曲面内的电荷之间的关系。
▪表明，磁单极子实际上并不存在于宇宙。
所以，没有磁荷，没有初始点，也没有终止点。
磁场线会形成循环或延伸至无穷远。
换句话说，进入任何区域的磁场线，必需从那区域离开。
以术语来说，通过任意闭曲面的等于零，或者，磁场是一个。
▪描述含时磁场怎样生成（感应出）电场。
在这方面是许多的运作原理。
例如，一块旋转的条形会产生含时磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭循环因而感应出电流。
▪阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流（原本的），另一种是靠含时电场（麦克斯韦修正项）。
在电磁学里，麦克斯韦修正项意味着含时电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，含时磁场又可以生成电场。
这样，两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间（更详尽细节，请参阅条目）。
自由空间:在里，不需要考虑介电质或磁化物质的问题。
假设源电流和源电荷为零，则麦克斯韦方程组变为: ?、?、?、?。
对于这方程组，平面行进是一组解。
这解答波的电场和磁场相互垂直，并且分别垂直于平面波行进的方向。
电场与磁场同地以光速??传播：?。
仔细地观察麦克斯韦方程组，就可以发现这方程组很明确地解释了电磁波怎样传播于空间。
根据法拉第感应定律，时变磁场会生成电场；根据麦克斯韦-安培定律，时变电场又生成了磁场。
这不停的循环使得电磁波能够以光速传播于空间。
第一种表述:将和总和为高斯定律所需要的总电荷，又将、和总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。
这种表述采用比较基础、微观的观点。
这种表述可以应用于计算在真空里有限源电荷与源电流所产生的电场与磁场。
但是，对于物质内部超多的电子与原子核无法纳入计算。
事实上，也不需要这么精确的答案。
第二种表述:以自由电荷和自由电流为源头，而不直接计算出现于的束缚电荷和出现于的束缚电流和电极化电流所给出的贡献。
maxwell方程组的微分形式以及各符号含义
标题：Maxwell方程组的微分形式及其符号含义
Maxwell方程组是描述电磁场的基本方程，包括电场E、磁场H和电荷密度ρ、流强J等基本物理量。
这些方程在微分形式下具有简洁的形式，并且在理论分析和实验中有着广泛的应用。
Maxwell方程组的微分形式主要包括四个方程：Maxwell电场方程、Maxwell磁场方程、Maxwell位移电流方程和Maxwell电荷守恒方程。
这些方程的符号含义如下：
1. 电场E的符号表示电场强度，描述电荷在空间中产生的电场作用力。
2. 磁场H的符号表示磁场强度，描述电流在空间中产生的磁场作用力。
3. 符号ρ和J分别表示电荷密度和流强，描述电荷的产生和流动。
4. 符号*表示矢量叉乘运算符，用于计算电场和磁场之间的相互作用。
具体来说，Maxwell电场方程表示电场E和电荷密度ρ之间的相互作用关系，其符号含义为：∮E·dρ=0，其中∮表示对空间中的闭合路径积分。
Maxwell磁场方程表示磁场H和电流密度J之间的相互作用关系，其符号含义为：∮H·dJ=0，同样表示对空间中的闭合路径积分。
此外，Maxwell位移电流方程和Maxwell电荷守恒方程也是微分形式下的重要方程，它们分别描述了电流和电荷的连续性，其符号含义为：∮(E×B)·dl=0和dρ/dt+ρ(V)=0，其中V 是电荷的移动速度。
综上所述，Maxwell方程组的微分形式简洁明了，符号含义明确，是电磁学领域中不可或缺的理论基础。
第十章 麦克斯韦方程组
L
S1
i
H dl I d
L
i
平行板电容器 板面积为S
D DS
S q
Id
d D dq dt dt
i
例 圆形平板电容器 板半径R 均匀充电
dE c 内部充满介质 dt
+ -
R
P
求：1) I d (忽略边缘效应 ) 2)位移电流产生的 BP r<<R
内在联系，反映了自然现象的对称性。
变化 的电场和磁场互相联系形成统一的电磁场。 ⑦ 位移电流存在于有电位移变化的地方。不仅
在电介质中，就是在导体中，甚至在真空中 ， 也可以存在位移电流。
A dS A dV
S V
A dl A dS
稳恒情况下 S j ds 0 dQ 非稳恒情况下 j ds S dt 由高斯定理 Q SD dS D 普适公式 S ( j t ) ds 0 D D S ( j t ) ds S ( j t ) ds
D 0
微分形式
D H dl J 0 dS dS t L S S
2.预言电磁波的存在
由微分方程出发 在各向同性介质中且在
J0 0
对沿
0 0 情况下
有
x 方向传播的电磁场(波)
波动方程
2Ey 2Ey 2 2 x t
传导 位移 束缚电流
B d l I I 0 0 全电流 束缚电流
H
L
B
i
0
大学物理二第二篇麦克斯韦方程组
r R 0.05m
2 dt
§2 麦克斯韦方程组
一 积分形式
静电场
D0 dS Qi
S i
E0 dl 0
L
稳恒磁场
B0 dS 0
S
H0 dl Ii
L
i
涡 旋电场
D/ dS 0
S E / dl
B
dS
L
S t
“位 移磁场”
B/ dS 0
S
（1）Z轴上各点 = 0或 ，E=H=0
（2）XY平面上 = /2
Eo
2 po 4 oc2r
Ho
o E o
~
pe
Z u
H
r E
pe
Y
X
Eo、Ho 最大
E(r
)
2 po sin 4 oc2r
cos (t
r) c
辐射强度
S
1 2
Eo Ho
产生电场 的原因
产生磁场 的原因
1、电荷
2、变化的磁场 1、电流
? 2、变化的电场
麦克斯韦 理论肯定了这一点！
§1 位移电流
一 安培环路定理失效
稳恒磁场
H dl Ii
L
i
I（t） S2 S1
非稳恒时
R H dl ?
L
0 S1 I(t) S2
任意时刻空间每一点的磁场都
是确定的，对于确定的回路积
H / dl
L
S
D t
dS
I
D
二 两类场同时存在
D D0 D/ B B0 B/
E E0 E/
H H0 H /
D dS Qi
B dS 0
S
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组（英语：Maxwell's equations），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。
它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。
从麦克斯韦方程组，可以推论出电磁波在真空中以光速传播，并进而做出光是电磁波的猜想。
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。
从这些基础方程的相关理论，发展出现代的电力科技与电子科技。
麦克斯韦1865年提出的最初形式的方程组由20个等式和20个变量组成。
他在1873年尝试用四元数来表达，但未成功。
现在所使用的数学形式是奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯于1884年以矢量分析的形式重新表达的。
历史背景麦克斯韦诞生以前的半个多世纪中，人类对电磁现象的认识取得了很大的进展。
1785年，C．A．库仑（Charles A．Coulomb）在扭秤实验结果的基础上，建立了说明两个点电荷之间相互作用力的库仑定律。
1820年H．C．奥斯特（HansChristian Oersted）发现电流能使磁针偏转，从而把电与磁联系起来。
其后，A．M．安培（Andre Marie Ampere）研究了电流之间的相互作用力，提出了许多重要概念和安培环路定律。
M．法拉第（Michael Faraday）的工作在很多方面有杰出贡献，特别是1831年发表的电磁感应定律，是电机，变压器等设备的重要理论基础。
在麦克斯韦之前，关于电磁现象的学说都以超距作用观念为基础。
认为带电体、磁化体或载流导体之间的相互作用，都是可以超越中间媒质而直接进行，并立即完成的。
即认为电磁扰动的传播速度是无限大。
在那个时期，持不同意见的只有法拉第。
他认为上述这些相互作用与中间媒质有关，是通过中间媒质的传递而进行的，即主张间递学说。
麦克斯韦方程组公式及其意义
麦克斯韦方程组公式及其意义麦克斯韦方程组是牛顿力学分析中一类非常重要的方程组，由物理学家麦克斯韦（Sir Isaac Newton ）根据自由系统和非自由系统中物体运动的受力情况，提出并研究了一种总方程组，它具有广泛的应用，如机械工程、航空航天、波动力学等领域。
麦克斯韦方程组由物体的三自由度施加力和物体的运动规律所组成，其力学方程形式为：F = ma （引子）其中，F表示力的大小，可以是推力，扭矩等力的集合；m表示物体的质量；a表示物体的加速度，也就是物体力学分析时的小变量。
这是牛顿第二定律，也是麦克斯韦方程组的基础。
以上定义是什么呢？为了更清楚地让大家明白，麦克斯韦方程组可以用三维欧氏空间来描述 - 准确地说，是受力情况下的质点的运动方程。
这套矩阵方程组建模了受力系统的动态特性，也就是当受到外界力时，物体将如何受力而发生运动。
具体地说，麦克斯韦方程组是由以下三个方程组成的矩阵方程：伴随麦克斯韦方程组定义的，还有一些重要的物理量。
这些物理量有：物体的质量、外力及其伴随力（如：外力、扭矩以及其它）、重力、空气阻力、旋转惯性及其它惯性等。
一般地说，这些重要物理量在受力情况下的组合，可以用麦克斯韦的三维欧氏坐标、力学库伦投影以及其它方法来描述。
有了上面的物理量，我们可以写出如下形式的麦克斯韦方程组：Mx′′+Cx′ +Kx=f（t）其中，M表示惯性矩阵，C表示阻尼矩阵，K表示弹性矩阵，x表示物体的坐标，而f(t)表示外力的时间变化（即：外力作用的位置随时间的变化）。
显然，这套系统可以很好地应用于受力情况下的物体的研究和分析中，尤其是航空航天运动学的分析、机械运动学的分析以及刚体的稳定分析等问题。
总的来说，麦克斯韦方程组是一种描述受力情况下物体运动的总方程组，它主要涉及动力学和运动分析，特别适用于物体几何重心处受力和扭矩的运动分析。
它揭示了受力系统的动力学特性，是物理研究的重要工具，广泛应用于各种科学技术领域。
麦克斯韦Maxwell方程组各个物理量介绍
麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的:▪高斯定律描述电场是怎样由电荷生成。
电场线开始于正电荷，终止于负电荷。
计算穿过某给定闭曲面的电场线数量，即其电通量，可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。
更详细地说，这定律描述穿过任意闭曲面的电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。
▪高斯磁定律表明，磁单极子实际上并不存在于宇宙。
所以，没有磁荷，磁场线没有初始点，也没有终止点。
磁场线会形成循环或延伸至无穷远。
换句话说，进入任何区域的磁场线，必需从那区域离开。
以术语来说，通过任意闭曲面的磁通量等于零，或者，磁场是一个螺线矢量场。
▪法拉第感应定律描述含时磁场怎样生成（感应出）电场。
电磁感应在这方面是许多发电机的运作原理。
例如，一块旋转的条形磁铁会产生含时磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭循环因而感应出电流。
▪麦克斯韦-安培定律阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流（原本的安培定律），另一种是靠含时电场（麦克斯韦修正项）。
在电磁学里，麦克斯韦修正项意味着含时电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，含时磁场又可以生成电场。
这样，两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间（更详尽细节，请参阅条目电磁波方程）。
自由空间:在自由空间里，不需要考虑介电质或磁化物质的问题。
假设源电流和源电荷为零，则麦克斯韦方程组变为:、、、。
对于这方程组，平面行进正弦波是一组解。
这解答波的电场和磁场相互垂直，并且分别垂直于平面波行进的方向。
电场与磁场同相位地以光速传播：。
仔细地观察麦克斯韦方程组，就可以发现这方程组很明确地解释了电磁波怎样传播于空间。
根据法拉第感应定律，时变磁场会生成电场；根据麦克斯韦-安培定律，时变电场又生成了磁场。
这不停的循环使得电磁波能够以光速传播于空间。
第一种表述:将自由电荷和束缚电荷总和为高斯定律所需要的总电荷，又将自由电流、束缚电流和电极化电流总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。
这种表述采用比较基础、微观的观点。
麦克斯韦方程的讲解
麦克斯韦方程的讲解——BY 孙研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），所以和力是有紧密联系的，而且能量是个标量scalar，加减乘除十分方便。
分析力学中的拉格朗日力学和哈密顿力学就绕开了力，从能量出发，算运动方程比牛顿力学要简便得多。
在电磁学里，我们通过力定义出了场field的概念。
我们注意到洛仑兹力总有着的形式，具体不谈，单看这个公式就会发现力和电荷（或电荷×速度）程正比。
那么我们便可以刨去电荷（或电荷×速度）的部分，仅仅看剩下的这个“系数”有着怎样的动力学性质。
也就是说，场是某种遍布在空间中的东西，当电荷置于场中时便会受力。
具体到两个电荷间的库仑力的例子，就可以理解为一个电荷制造了电场，而另一个电荷在这个电场中受到了力，反之亦然。
类似地我们也可以对能量做相同的事情，刨去能量中的电荷（或电荷×速度），剩下的部分便是势potential。
一张图表明关系：积分力－－－＞能｜｜场＜－－－势微分具体需要指出，这里的电场（标为E）和磁场（标为B）都是向量场，也就是说空间中每一个点都对应着一个向量。
如果我们把xyz三个分量分开来看的话，这就是三个标量场。
而能量和势是标量（电磁学中的势其实并不是标量，原因马上揭晓），放到空间中也就是一个标量场。
在力/场和能量/势之间互相转化的时候，我们是在3<->1个标量场之间转化，必然有一些信息是丢掉了的。
怎么办？一个显而易见的答案是“保守力场”conservative force field。
麦克斯韦Maxwell方程组各个物理量介绍
麦克斯韦M a x w e l l方程组各个物理量介绍公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的:描述电场是怎样由电荷生成。
开始于正电荷，终止于负电荷。
计算穿过某给定的数量，即其，可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。
更详细地说，这定律描述穿过任意闭曲面的与这闭曲面内的电荷之间的关系。
表明，磁单极子实际上并不存在于宇宙。
所以，没有磁荷，没有初始点，也没有终止点。
磁场线会形成循环或延伸至无穷远。
换句话说，进入任何区域的磁场线，必需从那区域离开。
以术语来说，通过任意闭曲面的等于零，或者，磁场是一个。
描述含时磁场怎样生成（感应出）电场。
在这方面是许多的运作原理。
例如，一块旋转的条形会产生含时磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭循环因而感应出电流。
阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流（原本的），另一种是靠含时电场（麦克斯韦修正项）。
在电磁学里，麦克斯韦修正项意味着含时电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，含时磁场又可以生成电场。
这样，两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间（更详尽细节，请参阅条目）。
自由空间:在里，不需要考虑介电质或磁化物质的问题。
假设源电流和源电荷为零，则麦克斯韦方程组变为:?、?、?、?。
对于这方程组，平面行进是一组解。
这解答波的电场和磁场相互垂直，并且分别垂直于平面波行进的方向。
电场与磁场同地以光速??传播：?。
仔细地观察麦克斯韦方程组，就可以发现这方程组很明确地解释了电磁波怎样传播于空间。
根据法拉第感应定律，时变磁场会生成电场；根据麦克斯韦-安培定律，时变电场又生成了磁场。
这不停的循环使得电磁波能够以光速传播于空间。
第一种表述:将和总和为高斯定律所需要的总电荷，又将、和总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。
这种表述采用比较基础、微观的观点。
这种表述可以应用于计算在真空里有限源电荷与源电流所产生的电场与磁场。
麦克斯韦方程组(彩图完美解释版)
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世纪建立的描写电磁场的根本方程组.它含有四个方程,不但分别描写了电场和磁场的行动,也描写了它们之间的关系.麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描写电场与磁场的四个根本方程.在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不成朋分的整体.该方程组体系而完全地归纳分解了电磁场的根本纪律,并预言了电磁波的消失.麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的焦点思惟是：变更的磁场可以激发涡旋电场,变更的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的,它们互相接洽.互相激发构成一个同一的电磁场（也是电磁波的形成道理）.麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有纪律分解起来,建立了完全的电磁场理论体系.这个电磁场理论体系的焦点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世纪建立的一组描写电场.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本方程.从这些基本方程的相干理论,成长消失代的电力科技与电子科技.麦克斯韦1865年提出的最初情势的方程组由20个等式和20个变量构成.他在1873年测验测验用四元数来表达,但未成功.如今所运用的数学情势是奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯于1884年以矢量剖析的情势从新表达的.麦克斯韦方程组的地位麦克斯韦方程组在电磁学中的地位,如同牛顿活动定律在力学中的地位一样.以麦克斯韦方程组为焦点的电磁理论,是经典物理学最引以骄傲的成就之一.它所揭示出的电磁互相感化的完善同一,为物理学家建立了如许一种信心：物资的各类互相感化在更高层次上应当是同一的.别的,这个理论被广泛地运用到技巧范畴.1845年,关于电磁现象的三个最根本的试验定律：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”概念已成长成“电磁场概念”.场概念的产生,也有麦克斯韦的一份功绩,这是当时物理学中一个巨大的创举,因为恰是场概念的消失,使当时很多物理学家得以从牛顿“超距不雅念”的约束中摆脱出来,广泛地接收了电磁感化和引力感化都是“近距感化”的思惟.1855年至1865年,麦克斯韦在周全地审阅了库仑定律.安培—毕奥—萨伐尔定律和法拉第定律的基本上,把数学剖析办法带进了电磁学的研讨范畴,由此导致麦克斯韦电磁理论的诞生.麦克斯韦方程组的积分情势:（1）描写了电场的性质.电荷是若何产生电场的高斯定理.（静电场的高斯定理）电场强度在一关闭曲面上的面积分与关闭曲面所包抄的电荷量成正比.电场 E （矢量）经由过程任一闭曲面的通量,即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包抄的总电荷量.静电场（见电场）的根本方程之一,它给出了电场强度在随意率性关闭曲面上的面积分和包抄在关闭曲面内的总电量之间的关系.依据库仑定律可以证实电场强度对随意率性关闭曲面的通量正比于该关闭曲面内电荷的代数和经由过程随意率性闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包抄的所有电荷量的代数和与电常数之比.电场强度对随意率性关闭曲面的通量只取决于该关闭曲面内电荷的代数和,与曲面内电荷的散布情形无关,与关闭曲面外的电荷亦无关.在真空的情形下,Σq是包抄在关闭曲面内的自由电荷的代数和.当消失介质时,Σq应懂得为包抄在关闭曲面内的自由电荷和极化电荷的总和.在静电场中,因为天然界中消失着自力的电荷,所以电场线有起点和终点,只要闭合面内有净余的正（或负）电荷,穿过闭合面的电通量就不等于零,即静电场是有源场;高斯定理反应了静电场是有源场这一特征.凡是有正电荷的地方,必有电力线发出;凡是有负电荷的地方,必有电力线会聚.正电荷是电力线的泉源,负电荷是电力线的尾闾.高斯定理是从库仑定律直接导出的,它完全依附于电荷间感化力的二次方反比律.把高斯定理运用于处在静电均衡前提下的金属导体,就得到导体内部无净电荷的结论,因而测定导体内部是否有净电荷是磨练库仑定律的重要办法.对于某些对称散布的电场,如平均带电球的电场,无穷大平均带电面的电场以及无穷长平均带电圆柱的电场,可直接用高斯定理盘算它们的电场强度.电位移对任一面积的能量为电通量,因而电位移亦称电通密度.（2）描写了变更的磁场激发电场的纪律.磁场是若何产生电场的法拉第电磁感应定律.（静电场的环路定理）在没有自由电荷的空间,由变更磁场激发的涡旋电场的电场线是一系列的闭合曲线.在一般情形下,电场可所以库仑电场也可所以变更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,对关闭曲面的通量无进献.麦克斯韦提出的涡旋电场的概念,揭示出变更的磁场可以在空间激发电场,并经由过程法拉第电磁感应定律得出了二者的关系,上式标明,任何随时光而变更的磁场,都是和涡旋电场接洽在一路的.（3）描写了磁场的性质.阐述了磁单极子的不消失的高斯磁定律（稳恒磁场的高斯定理）在磁场中,因为天然界中没有单独的磁极消失,N极和S极是不克不及分别的,磁感线都是无头无尾的闭合线,所以经由过程任何闭合面的磁通量必等于零.因为磁力线老是闭合曲线,是以任何一条进入一个闭合曲面的磁力线确定会从曲面内部出来,不然这条磁力线就不会闭合起来了.假如对于一个闭合曲面,界说向外为处死线的指向,则进入曲面的磁通量为负,出来的磁通量为正,那么就可以得到经由过程一个闭合曲面的总磁通量为0.这个纪律相似于电场中的高斯定理,是以也称为高斯定理.（4）描写了变更的电场激发磁场的纪律.电流和变更的电场是如何产生磁场的麦克斯韦-安培定律.（磁场的安培环路定理）变更的电场产生的磁场和传导电流产生的磁场雷同,都是涡旋状的场,磁感线是闭合线.是以,磁场的高斯定理仍实用.在稳恒磁场中,磁感强度H沿任何闭合路径的线积分,等于这闭合路径所包抄的各个电流之代数和.磁场可以由传导电流激发,也可以由变更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,对关闭曲面的通量无进献.麦克斯韦提出的位移电流的概念,揭示出变更的电场可以在空间激发磁场,并经由过程全电流概念的引入,得到了一般情势下的安培环路定理在真空或介质中的暗示情势,上式标明,任何随时光而变更的电场,都是和磁场接洽在一路的.合体：式中H为磁场强度,D为电通量密度,E为电场强度,B为磁通密度.在采取其他单位制时,方程中有些项将消失一常数因子,如光速c等.上面四个方程构成：描写电荷若何产生电场的高斯定律.描写时变磁场若何产生电场的法拉第感应定律.阐述磁单极子不消失的高斯磁定律.描写电流和时变电场如何产生磁场的麦克斯韦-安培定律.分解上述可知,变更的电场和变更的磁场彼此不是孤立的,它们永久亲密地接洽在一路,互相激发,构成一个同一的电磁场的整体.这就是麦克斯韦电磁场理论的根本概念.麦克斯韦方程组的积分情势反应了空间某区域的电磁场量(D.E.B.H)和场源(电荷q.电流I)之间的关系.麦克斯韦方程组微分情势：式中J为电流密度,,ρ为电荷密度.H为磁场强度,D为电通量密度,E为电场强度,B为磁通密度.上图分别暗示为：（1）磁场强度的旋度（全电流定律）等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和;（2）电场强度的旋度（法拉第电磁感应定律）等于该点处磁感强度变更率的负值;（3）磁感强度的散度处处等于零（磁通持续性道理） .（4）电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度（高斯定理） .在电磁场的现实运用中,经常要知道空间逐点的电磁场量和电荷.电流之间的关系.从数学情势上,就是将麦克斯韦方程组的积分情势化为微分情势.上面的微分情势分别暗示：（1）电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度（高斯定理） .（2）磁感强度的散度处处等于零（磁通持续性道理） .（3）电场强度的旋度（法拉第电磁感应定律）等于该点处磁感强度变更率的负值;（4）磁场强度的旋度（全电流定律）等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和;运用矢量剖析办法,可得：(1)在不合的惯性参照系中,麦克斯韦方程有同样的情势.(2) 运用麦克斯韦方程组解决现实问题,还要斟酌介质对电磁场的影响.例如在各向同性介质中,电磁场量与介质特征量有下列关系：在非平均介质中,还要斟酌电磁场量在界面上的边值关系.在运用t=0时场量的初值前提,原则上可以求出任一时刻空间任一点的电磁场,即E(x,y,z,t)和B(x,y,z,t).科学意义经典场论是19世纪后期麦克斯韦在总结电磁学三大试验定律并把它与力学模子进行类比的基本上创立起来的.但麦克斯韦的重要功绩恰好是他可以或许跳出经典力学框架的约束：在物理上以"场"而不是以"力"作为根本的研讨对象,在数学上引入了有别于经典数学的矢量偏微分运算符.这两条是发明电磁波方程的基本.这就是说,现实上麦克斯韦的工作已经冲破经典物理学和经典数学的框架,只是因为当时的汗青前提,人们仍然只能从牛顿的经典数学和力学的框架去懂得电磁场理论.现代数学,Hilbert空间中的数学剖析是在19世纪与20世纪之交的时刻才消失的.而量子力学的物资波的概念则在更晚的时刻才被发明,特殊是对于现代数学与量子物理学之间的不成朋分的数理逻辑接洽至今也还没有完全被人们所懂得和接收.从麦克斯韦建立电磁场理论到如今,人们一向以欧氏空间中的经典数学作为求解麦克斯韦方程组的根本办法.我们从麦克斯韦方程组的产生,情势,内容和它的汗青进程中可以看到：第一,物理对象是在更深的层次上成长成为新的正义表达方法而被人类所控制,所以科学的提高不会是在既定的前提下演进的,一种新的具有熟悉意义的正义体系的建立才是科学理论提高的标记.第二,物理对象与对它的表达方法固然是不合的器械,但假如不依附适合的表达办法就无法熟悉到这个对象的"消失".第三,我们正在建立的理论将决议到我们在何种层次的意义上使我们的对象成为物理事实,这恰是现代最前沿的物理学所给我们带来的迷惑.麦克斯韦方程组揭示了电场与磁场互相转化中产生的对称性幽美,这种幽美以现代数学情势得到充分的表达.但是,我们一方面应当承认,适当的数学情势才干充分展现经验办法中看不到的整体性(电磁对称性),但另一方面,我们也不应当忘却,这种对称性的幽美是以数学情势反应出来的电磁场的同一本质.是以我们应当熟悉到应在数学的表达方法中"发明"或"看出" 了这种对称性,而不是从物理数学公式中直接推表演这种本质.。
Maxwell方程组的物理意义及传输线基本概念
计及在微波波段中，∆ =1/ a 是一阶小量，对于1/ a 2及以上量完全可以忽略。 则 而
I = 2πσ E0 r0 ∆
R= E0l l = 2π r0σ∆ I
和直流的同样情况比较
σ = 5.08 ×107
∆ = 0.066 / R= f , 若f = 1010 Hz , ∆ = 0.66 ×10−6 1 2π × 2 ×10 × 3.83 ×10
结论：微波功率应该(绝大部分)在导线之外的空间传输。 结论：微波功率应该(绝大部分)在导线之外的空间传输。
2.电路元件的区别 电路的三要素：电阻，电容，电感（理想模型，实际中 并不存在），低频电路中电路元件严格意义上讲只能叫作 电阻器，电容器，电感器。 (1)电阻器
（2）电容器和电感器
Hertz的电磁波试验
1888年，Hertz首次进行电磁波试验，证明了电磁波的 存在。从现在的眼光来看，只是一个极近距离上的电火花收 发实验，完全不足为奇。然而，当时却轰动了学术界。人们 不得不坐下来认真思索：电磁波这个东西没有“脚”是怎么 走过去的。用学术性的语言则可以说是如何实现超距作用的。
低频与微波的区别
（2）进一步研究Maxwell方程两边的运算，从物理上 看，运算反映一种作用(Action)。方程的左边是空间 的运算(旋度)；方程的右边是时间的运算(导数)，中 间用等号连接。它深刻揭示了电(或磁)场任一地点的 变化会转化成磁(或电)场时间的变化；反过来，场的 时间变化也会转化成地点变化。正是这种空间和时间 的相互变化构成了波动的外在形式。用通俗的一句话 来说，即一个地点出现过的事物，过了一段时间又在 另一地点出现了。
Maxwell方程组
积分形式
v v ∂D u uu v ∫ H dl = ∑ I0 + ∫∫ ∂t d S uv v v E dl = − ∂B d u ∫ ∫∫ ∂t S v v u u ∫∫ B d S =0 v uv u ∫∫ D d S = ∑ q 0
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麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的:
▪高斯定律描述电场是怎样由电荷生成。
电场线开始于正电荷，终止于负电荷。
计算穿过某给定闭曲面的电场线数量，即其电通量，可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。
更详细地说，这定律描述穿过任意闭曲面的电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。
▪高斯磁定律表明，磁单极子实际上并不存在于宇宙。
所以，没有磁荷，磁场线没有初始点，也没有终止点。
磁场线会形成循环或延伸至无穷远。
换句话说，进入任何区域的磁场线，必需从那区域离开。
以术语来说，通过任意闭曲面的磁通量等于零，或者，磁场是一个螺线矢量场。
▪法拉第感应定律描述含时磁场怎样生成（感应出）电场。
电磁感应在这方面是许多发电机的运作原理。
例如，一块旋转的条形磁铁会产生含时磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭循环因而感应出电流。
▪麦克斯韦-安培定律阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流（原本的安培定律），另一种是靠含时电场（麦克斯韦修正项）。
在电磁学里，麦克斯韦修正项意味着含时电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，含时磁场又可以生成电场。
这样，两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间（更详尽细节，请参阅条目电磁波方程）。
自由空间:
在自由空间里，不需要考虑介电质或磁化物质的问题。
假设源电流和源电荷为零，则麦克斯韦方程组变为:、
、
、。
对于这方程组，平面行进正弦波是一组解。
这解答波的电场和磁场相互垂直，并且分别垂直于平面波行进的方向。
电场与磁场同相位地以光速传播：。
仔细地观察麦克斯韦方程组，就可以发现这方程组很明确地解释了电磁波怎样传播于空间。
根据法拉第感应定律，时变磁场会生成电场；根据麦克斯韦-安培定律，时变电场又生成了磁场。
这不停的循环使得电磁波能够以光速传播于空间。
第一种表述:
将自由电荷和束缚电荷总和为高斯定律所需要的总电荷，又将自由电流、束缚电流和电极化电流总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。
这种表述采用比较基础、微观的观点。
这种表述可以应用于计算在真空里有限源电荷与源电流所产生的电场与磁场。
但是，对于物质内部超多的电子与原子核无法纳入计算。
事实上，经典电磁学也不需要这么精确的答案。
第二种表述:
以自由电荷和自由电流为源头，而不直接计算出现于介电质的束缚电荷和出现于磁化物质的束缚电流和电极化电流所给出的贡献。
由于在一般实际状况，能够直接控制的参数是自由电荷和自由电流，而束缚电荷、束缚电流和电极化电流是物质经过极化后产生的现象，采用这种表述会使得在介电质或磁化物质内各种物理计算更加简易[7]。
注意：麦克斯韦方程组中有B、E两个矢量未知量，共6个未知分量；方程个数是8个（散度是标量，所以两个高斯定律是两个方程；旋度是矢量，法拉第电磁感应定律和安培定律是6个方程；加起来共8个方程）
微观麦克斯韦方程组表格
宏观麦克斯韦方程组表格
麦克斯韦方程组术语符号表格
以下表格给出每一个符号所代表的物理意义，和其单位:
电场
磁场
电位移
辅助磁场
散度算符
旋度算符
对于时间的偏导数
曲面积分的运算曲面
路径积分的运算路径
微小面元素矢量
微小线元素矢量
电常数
磁常数
自由电荷密度
总电荷密度
在闭曲面里面的自由电荷C
在闭曲面里面的总电荷C
自由电流密度
总电流密度
穿过闭路径所包围的曲面的自由电流A
穿过闭路径所包围的曲面的总电流A
穿过闭路径所包围的曲面的磁通量T·m
穿过闭路径所包围的曲面的电通量J·m/C
穿过闭路径所包围的曲面的电位移通量C
（取自维基百科：/zh-cn/麦克斯韦方程组）。