麦克斯韦的电磁场理论
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
的函数，在求解时，不必再考虑它们与时间的依赖关系。因此，对讨论
正弦时变场来说面采用复数形式的电磁场定律是较为方便的
采用不同的单位制，麦克斯韦方程组的形式会稍微有所改变，大致 形式仍旧相同，只是不同的常数会出现在方程内部不同位置。
国际单位制是最常使用的单位制，整个工程学领域都采用这种单位 制，大多数化学家也都使用这种单位制，大学物理教科书几乎都采用这 种单位制。其它常用的单位制有高斯单位制、洛伦兹-赫维赛德单位制
2、 高斯磁定律：该定律表明，磁单极子实际上并不存在。所以， 没有孤立磁荷，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，磁场是一个无源场。
麦克斯韦方程组的积分形式
（1）描述了电场的性质。
根据库仑定律可以证明电场强度对任意封闭曲面的通量正比于该封 闭曲面内电荷的代数和 通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包 围的所有电荷量的代数和与电常数之比。 电场强度对任意封闭曲面的通 量只取决于该封闭曲面内电荷的代数和，与曲面内电荷的分布情况无 关，与封闭曲面外的电荷亦无关。
在真空的情况下,Σq是包围在封闭曲面内的自由电荷的代数和。 当存在介质时,Σq应理解为包围在封闭曲面内的自由电荷和极化电 荷的总和。
高斯定理是从库仑定律直接导出的，它完全依赖于电荷间作用力的 二次方反比律。
把高斯定理应用于处在静电平衡条件下的金属导体，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检验库仑定律的 重要方法。
对于某些对称分布的电场,如均匀带电球的电场,无限大均匀带电面的 电场以及无限长均匀带电圆柱的电场，可直接用高斯定理计算它们的电 场强度。
麦克斯韦的电磁场理论
电作用或磁作用正是通过电场或磁场传递的！
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。提出了有旋场和位移 电流的概念 , 建立了经典 电磁理论 (1864) , 并预言 了以光速传播的电磁波的 存在。在气体动理论方面 , 提出了气体分子按速率分 布的统计规律。
❖ 超距说——物体间的相互吸引力的传递，是 不需要通过任何介质、不需要时间的。
❖ 场——磁体和电荷周围并不是空无一物，而 是存在着一种由电荷和磁体本身产生的连续 的介质，通过这种介质传递着电磁相互作用。
法拉第——1837年，提出了“场” 和“力线”的概念。
法拉第
在对电、磁现象作出物理解释 的过程中，法拉第有着深邃的物理 思想，没有用数学形式表达，而是 凭着他丰富的想象力和科学的抽象 思维能力，创造了“力线”这种形 象化的图示方法。
其特点是：电场、磁场各自独立存在。
麦克斯韦的发展
变化的电场和变化的磁场相互联系,形成一个 不可分割的统一体——电磁场.电场和磁场只是电 磁场这个统一体的两种具体表现形式。
变化的磁场产生电场
S
N
S
N
❖ 当用磁棒接近或远离闭合电路时，电路中就产生 感应电动势，它推动着电路各处的自由电荷形成 电流，仿佛沿着电路有一个电场一样。
s
r
gB0
Ñ sD rdS rqd
据散度定理,有:
Ñ D r dD rd
s
r
D
麦克斯韦方程式的物理意义：
❖ １）时变电场是有旋有散的，电力线可闭合也可不闭合；
❖ ２）时变磁场是有旋无散的，磁力线总是闭合的；
❖ ３）不闭合的电力线从正电荷到负电荷； 闭合的电力线与磁力线相交链； 闭合的磁力线要么与电力线交链，要么与电流相交链。
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。
麦克斯韦的电磁理论
判断环路是否包围电流的标准， 判断环路是否包围电流的标准，看电流与以该环 路为边界的任一曲面是否有奇数个截点，若有， 路为边界的任一曲面是否有奇数个截点，若有，就 认为环路包围该电流，否则就不包围该电流。 认为环路包围该电流，否则就不包围该电流。
v v 环路L包围电流 电流密度 包围电流I 环路 包围电流 0(电流密度 j ∫∫S1 v0 dS = I0 为j0)，对于以同一环路 为边 ，对于以同一环路L为边 v 界的任意两个曲面S 界的任意两个曲面 1和S2必有 ∫∫S2 j0 dS = I0 v v v v v v ∫∫ j0 dS=∫∫ j0 dS+∫∫ j0 dS = 0
v D 称为位移电流密度，把 v D 称为位移 t t
v D v 整理改写为 ∫∫ ( j0 + ) dS = 0 S t v
v v v v v D j = j0 + jd = j0 + 全电流的连续性，传导 与 全电流的连续性，传导I与 t
4
位移I 之和连续，传导I中断有等量位移电流接续 中断有等量位移电流接续。 位移 之和连续，传导 中断有等量位移电流接续。
3
v v dq d 电流连续性方程 ∫∫ j0 dS = = ∫∫∫ ρ 0 dτ S dt dt V v v v v d 高斯定理代入 代入， 将高斯定理代入，得 ∫∫S j0 dS = ∫∫S D dS dt v
称为全电流密度， 表示， 称为全电流密度，分别用 jd和 j 表示，即 全电流密度
10
v v v v D = ε0εr E B = 0r H
麦克斯韦方程的积分形式: 麦克斯韦方程的积分形式 v v (1) ∫ D dS = ∫∫∫ ρ dV = q
S V
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。
麦克斯韦电磁场理论
创新微课
麦克斯韦的电磁场理论
小结
电场和磁场的变化关系
非均匀 变化磁 场
激发
变 化 电 场
均 匀
稳 激发 定
变
磁
化
场
激发
若非 均匀 变化
变 化 磁 场
不 在 激 发
均匀变化
激发
稳 定 电
场
非均匀变化
创新微课
同学，下节再见
2、变化的电场产生磁场
麦克斯韦的理论依据
静止的电荷
静电场
电荷运动
电场变化
产生磁场
创新微课
麦克斯韦的电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论的理解: ① 恒定的电场不产生磁场 ② 恒定的磁场不产生电场 ③ 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 ④ 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 ⑤ 周期性变化的电场产生同周期的磁场 ⑥ 周期性变化的磁场产生同周期的电场
（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈， 线圈中还会有电流、电场吗？·有电场、无电流。
（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有！
创新微课
麦克斯韦的电磁场理论
1、变化的磁场产生电场
创新微课
麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变 化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象， 跟闭合电路是否存在无关。
创新微课 现在开始
麦克斯韦的电磁场理论
麦克斯韦的电磁场理论
创新微课
奥斯特 电流的磁效应
法拉第 电磁感应现象
麦克斯韦的电磁场理论
创新微课
麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—
1879) 英国物理学家。
建立了第一个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、磁现象的本质的统一性， 完成了物理学的又一次大综合。
麦克斯韦电磁场理论
F ( x, y, z ) lim
称为矢量场的散度。
S
F ( x, y, z ) dS V
V 0
散度是矢量通过包含该点的任意闭合小曲面的通量与曲面元
体积之比的极限。
•F = 0
•F = >0
•F = - <0
• 矢量的散度是空间坐标点的函数,描述空间各点的源分布。
二、矢量分析
1 、矢量场的通量与散度
1. 矢量线 概念：矢量线是这样的曲线，其上每一 点的切线方向代表了该点矢量场
M
F
的方向。 意义：形象直观地描述了矢量场的空间分
布状态。 矢量线方程：源自dr r r drO
矢量线
F ex Fx ey Fy ez Fz
dx dy dz Fx ( x, y, z ) Fy ( x, y, z ) Fz ( x, y, z )
4 赫兹的成功封顶
如果把电磁理论比作一座雄伟的高 楼，法拉第给它打下了坚实的地基，麦 克斯韦在上面建成了大厦。最后，是赫 兹让这座大厦住满了人。当然，实际上 不止 他们三人的功绩，然而，他们的工作的确具有划时代的意义， 他们的名字，永远和电磁理论一起，光照史册。
5 电磁理论结出累累硕果
自1888年赫兹用实验验证了电磁波的存 在之后六年，即 1894 年— 1896 年间， 意大利物理学家马可尼和俄国的波波夫 分别实现了无线电的传播和接收，这使 英国人惠斯通、德国人韦伯和美国人莫 尔所根 据电流的磁效应发明的电磁式电报机和有线电报，进一步发 展成为无线电通讯。除了无线电报，其它无线电通讯技术， 如雨后春笋般地接连涌现出来。 1906 年出现了无线电广播， 1911 年有了无线电导航， 1916 年有了无线电话， 1921 年 出现了短波通讯， 1923 年有了无线电传真。
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。
麦克斯韦电磁场的两个假设内容
麦克斯韦电磁场的两个假设内容一、电场的闭合定律麦克斯韦在其电磁场理论中提出了电场的闭合定律，即电场的闭合曲线积分为零。
具体表述为：∮E⋅ds=0其中，E代表电场强度，ds代表曲线的微小位移。
这个定律揭示了电场的性质，说明了电场的环路积分为零，即无论沿着闭合曲线怎样运动，电场的环路积分都为零。
二、磁场的无源性和无散性麦克斯韦提出了磁场的无源性和无散性的假设。
磁场的无源性意味着磁场不存在单极子，磁场线不可能从一个点发出，也不可能在一个点汇聚；磁场的无散性意味着磁场线没有端点，磁场通过任何闭合曲面的磁通量都为零。
具体表述为：∮B⋅ds=0∬B⋅dS=0其中，B代表磁感应强度，ds代表曲线的微小位移，dS代表闭合曲面的微小面积。
这两个假设说明了磁场线的性质，表明了磁场不存在单极子，也不可能在某一点汇聚，磁场线没有端点。
结论麦克斯韦的这两个假设内容在电磁场理论中起着至关重要的作用。
电场的闭合定律揭示了电场的本质特点，即电场的环路积分为零；磁场的无源性和无散性说明了磁场线没有端点，不存在单极子。
这些假设为电磁场理论的进一步发展和应用奠定了基础，对于理论研究和实际应用具有重要意义。
在物理学研究中，麦克斯韦的这两个假设内容一直被广泛接受和应用，成为电磁场理论的重要组成部分。
在电磁场的描述和分析中，我们都离不开这些假设内容，它们为我们理解电磁场的性质、推导电磁场的数学描述提供了重要的指导。
在实际应用中，这些假设内容也为我们解决各种电磁现象和问题提供了重要的理论基础。
麦克斯韦电磁场的两个假设内容对于电磁场理论的发展和应用具有重要的意义，它们为我们理解电磁场的本质特点和解决实际问题提供了重要的理论支持。
希望我们能够深入理解和应用这些假设内容，推动电磁场理论的不断发展和完善。
麦克斯韦电磁场的两个假设内容是电磁场理论中的基础性假设，其深刻影响和重要价值不仅体现在理论研究中，也在实际应用中发挥着重要作用。
这两个假设内容不仅对电场和磁场的性质提出了明确的要求，也为电磁场理论的进一步发展奠定了坚实的基础。
《麦克斯韦的电磁场理论》 讲义
《麦克斯韦的电磁场理论》讲义在探索物理学的奇妙世界时，麦克斯韦的电磁场理论无疑是一座璀璨的里程碑。
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奠定了坚实的基础。
要理解麦克斯韦的电磁场理论，首先得从电磁现象的早期研究说起。
在麦克斯韦之前，库仑、奥斯特、安培和法拉第等科学家已经在电磁学领域做出了重要的贡献。
库仑定律描述了电荷之间的静电力，奥斯特发现了电流的磁效应，安培进一步研究了电流与磁场之间的关系，而法拉第则提出了电磁感应定律。
然而，这些成果还只是分散的知识点，没有形成一个统一的理论框架。
直到麦克斯韦的出现，他凭借着卓越的数学才能和深刻的物理洞察力，将这些看似孤立的电磁现象整合到了一个统一的电磁场理论中。
麦克斯韦电磁场理论的核心是一组四个方程，通常被称为麦克斯韦方程组。
这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，通过一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。
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。
磁场的高斯定律指出，通过一个闭合曲面的磁通量总是为零。
这意味着，不存在单独的磁荷（磁单极子），磁力线总是闭合的。
法拉第电磁感应定律大家应该比较熟悉，它说的是当通过一个闭合回路的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势。
这个定律解释了发电机的工作原理，也是电磁学中非常重要的一个定律。
安培麦克斯韦定律则将安培定律进行了扩展。
安培定律原本描述的是电流产生磁场的情况，而麦克斯韦加入了一个位移电流的概念。
位移电流并不是真正的电流，而是变化的电场产生的一种等效电流。
这一概念的引入使得安培定律在非恒定电流的情况下也能成立。
麦克斯韦方程组不仅能够解释已知的电磁现象，还预言了电磁波的存在。
根据方程组，麦克斯韦计算出了电磁波的传播速度，发现它与当时已知的光速非常接近。
于是，他大胆地提出光就是一种电磁波。
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。
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
麦克斯韦电磁场理论
电磁场也是物质
电磁场可以使电荷移动，也就是可以对外 做功。所以，电磁场具有能量。
俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照物 体的压力，用实验证明了由电磁场理论预言的 光压，表明电磁场具有与其他物质相互作用的 属性。
1.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学
C．发电机和电动机统称为电机
D．通过电机可使电能和其他形式的能源相互转化
答案：A
变式 练习
1．(多选)关于电机，下列说法正确的是( ) A．电机的应用极大地提高了劳动生产率 B．发电机与电动机的工作原理不同 C．电动机是法拉第发明的 D．发电机就是电动机
解析：电机在工农业生产中的运用，极大地提高了 劳动的生产率，促进了社会的发展，故A正确．发电机 与电动机的工作原理不同，故B正确、D错误．电动机是 特斯拉发明的，故C错误．
家是:
[]
D
A.法拉第 B.奥斯特 C.赫兹 D.麦克斯韦
2.下面说法中正确的是:
[]
AD
A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B.恒定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C.静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场
D.变化的电场和磁场互相激发,形成由近及远传播的电磁
波
3.关于电磁场和电磁波,正确的说法是: [ ]ABD A.电场和磁场总是相互联系的,它们统称为电磁场 B.电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波 C.电磁波传播的速度总是3×108m/s D.电磁波是一种物质,可以在真空中传播
4．人类利用能源的进步历程是直：接__燃__烧__柴__禾____→ 直接燃烧煤→利用石油和天然气 →_电__能__的__利__用_→_核__能__的__利__用_.
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高中物理麦克斯韦电磁场理论知识点：1. 基本概念：麦克斯韦电磁场理论是电磁学的基本理论，指出电场和磁场是相互关联的，两者统一成为电磁场。
2. 麦克斯韦方程组：麦克斯韦电磁场理论由四个方程组成，分别是：高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律和法拉第电磁感应定律的修正方程。
这些方程描述了电场和磁场的产生、相互作用和传播规律。
3. 高斯定律：该定律表明电场线的起源于电荷，电场线从正电荷流向负电荷，并且与电荷的数量成正比。
该定律常用于计算电场强度与电荷之间的关系。
4. 安培定律：这个定律描述了电流和磁场的相互作用，它表明通过一段闭合电路的磁场的总和等于该闭合电路内的电流的代数和乘以一个常数。
安培定律常用于计算磁场强度与电流之间的关系。
5. 法拉第电磁感应定律：这个定律描述了变化的磁场可以激发感应电流，它指出感应电流的大小与变化的磁场强度和变化速率成正比。
6. 法拉第电磁感应定律的修正方程：由于电场的变化也可以引起磁感应电场，为了修正法拉第电磁感应定律，麦克斯韦引入了一个新的方程，即法拉第电磁感应定律的修正方程。
7. 麦克斯韦方程组的统一本质：麦克斯韦电磁场理论的关键是认识到电场和磁场之间的密切关联，通过统一的方程组来描述它们的行为。
这种统一的本质在电磁波的传播中特别明显，因为电磁波是电场和磁场的相互作用产生的能量传播。
8. 应用：麦克斯韦电磁场理论被广泛应用于电磁学、无线电通信、光学、电磁辐射和电磁场控制等领域。
它为我们设计和应用电磁设备提供了基础理论支持。
麦克斯韦电磁场理论是电磁学领域最重要的理论之一，对我们理解电磁现象和应用电磁技术起着关键的作用。
下面将进一步探讨麦克斯韦电磁场理论的相关内容。
9. 电磁波：麦克斯韦电磁场理论的另一个重要方面是电磁波的存在和传播。
根据麦克斯韦方程组，当电场和磁场发生变化时，它们会相互作用并产生电磁波。
电磁波是无线电、微波、可见光等形式的能量传播，它们具有波长、频率和速度等特性。
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
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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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l、麦克斯韦的理论要点一：变化的磁场产生电场
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光．
（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场（涡旋电场）在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流．
（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
引导学生思考后回答，有电场、无电流．
（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？（有）
（4）总结说明，麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．
2、变化的电场产生磁场
我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系．经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场．
这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化．
比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板问周期性变化着的电场周围也要产生磁场．
3、电磁场、电磁波
（l）概念
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播．见课本图19—10，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波．
（2）电磁波的特点
①是横波：用课本P270图19－10说明
②是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）
③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
（1）波速公式（）
电磁波在真空中速度等于光速．
三、总结、扩展
麦克斯韦的电磁场理论
1、变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．
2、均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．
3、不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场
4、振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．
5、变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播就是电磁波．。