麦克斯韦电磁场理论的建立

（四）、麦克斯韦成功的基 本要素
1.寻找不同现象之间的 联系，对电光磁建立了统一 的理论解释。
2.在科学发现中重视科 学方法的应用。
麦克斯韦曾写道：“为 了采用某种物理知识而获得 物理思想，我们应当了解物 理相似性的存在。……利用 这种类似，可以用其中之一， 说明其中之二。”
3.想象力丰富，大胆猜测假设。 科学家也需要幻想，幻想不只是文学家的
（三）、科学成就总结 麦克斯韦自幼聪颖，15岁就发表过数学论文，一 生从事过许多方面的物理学研究工作:
1．麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的 经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波 的存在。1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通 论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学 原理》相媲美的书，具有划时代的意义。
在其短暂的生涯中，麦克斯韦迈出了物理学中 从未有人走过的最重要的几步，他的成就无论在 深度和广度上都可以和爱因斯坦相比拟，甚至难 以想象，如果不是受到麦克斯韦工作的启发，爱 因斯坦会取得那么巨大的成功。
爱因斯坦在自传中说：“在我求学的时代， 最吸引人的题目就是麦克斯韦的理论”，“特 殊的相对论起原于麦克斯韦的电磁场方程”。 1931年，在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因 斯坦把麦克斯韦的电磁场贡献评价为“自牛顿 时代”以来物理学所经历的最深刻最有成效的 变化。”
构，揭示了电场和磁场内在的完美对称。 《电磁学通论》是人类第一个有关经典场论 的不朽之作。
1874年，麦克斯韦任卡文迪什实验室首 任主任.
临终之际，他仍坚信自己的预言——电 磁波理论，一定会插上翅膀飞向全球。
微分形式
H
J
Dபைடு நூலகம்
t
E
B
t
B 0
D
积分形式
H dl
l
s
J
D t
2.1860年，70岁的法拉第和30岁的年轻人麦克 斯韦见面了，建立电磁理论的共同心愿超越了年 龄的鸿沟，法拉第对麦克斯韦说:“你不要停留在用 数学来解释我的观点上，而应该突破它。”
1861年，麦克斯韦写了《论物理力线》，提 出:一个关于力线的机械模型，即电磁以太模型。 创造性地提出位移电流和涡旋电场的两大重要 假设。
事。 ——郭沫若 4.知识底蕴丰厚。 5.对理论完美和谐的不懈追求。
麦克斯韦认为：自然界是和谐的，一种反 映自然规律的理论，如果框架上不完善，不和 谐，也就意味着要进一步改进和探索。
（五）、意义 经典电磁理论的确立，成为人类改造自然，提高
生产力的有力杠杆。据载，科技利用程度较高的生 产率比之单纯手工业生产率在1770年为4：1，而在 电气工业出现后这个比例为108：1。电磁学理论的 成功，说明了科技是第一生产力。
虽然只活了49 岁，但他却写了100多篇有价 值的论文。
麦克斯韦是一位可以与牛顿、爱因斯坦相提 并论的科学家
（二）、建立电磁场理 论的工作
“把数学分析和实 验研究联合使用所得到 的物理知识，比之一个 单纯实验人员或单纯的 数学家能具有的知识更 坚实，有益和巩固。”
-----麦克斯韦
1.1856 年，麦克斯韦发表了《论法拉第力线》 一文，受到法拉第的赞赏。法拉第说：“我惊讶 地看到，这个主题居然处理得如此之好”，麦克 斯韦在文中认为法拉第将磁现象归结为力和场的 观点，是一种更合适的科学语言。文中采用了类 比法，将流线的数学表达式应用到静电理论中。
dS
磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和
B
E dl
l
s
t
dS
电场强度的旋度 等于该点处磁感强度变化率 的负值
B dS 0
S
磁感强度的散度 处处等于零
D dS q
S
电位移的散度 等于该点处自由电荷的体密度
1879年11月5日，麦克斯韦因癌症不治去世， 终年49岁。物理学史上一颗可以同牛顿交辉的 明星坠落了。他正当壮年，却不幸夭折，这是 非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了 一条崭新的道路，可是他的功绩生前却未得到 重视。直到他死后许多年，在赫兹证明了电磁 波存在后，人们才意识到他是自牛顿以来最伟 大的理论物理学家。
麦克斯韦(1831-1879)简介 英国物理学家、数学家。6月13日出生时，8
岁时，母亲去世，在父亲的诱导下学习科学，16 岁时进入爱丁堡大学，1850年转入剑桥大学研习 数学，1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数 学系，并留校任职。1856年到阿伯丁的马里沙耳 学院任自然哲学教授。1860年到伦敦任皇家学院 自然哲学及天文学教授。1865年辞去教职还乡， 专心治学和著述。1871年受聘为剑桥大学的实验 物理学教授，负责筹建该校的第一所物理学实验 室——卡文迪许实验室，1874年建成后担任主任。 1879年第11月5日在剑桥逝世，终年只有49岁。
2．麦克斯韦在电磁学实验方面也有重要贡献。他建 立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实 验，将实验精度提高了3个数量级。他的验证理论 成为后世精确验证静电力平方反比定律的依据。 此外他还发明了麦克斯韦电桥。
3．麦克斯韦在分子动理论方面的功绩也是不可 磨灭的。他运用数学统计的方法导出了分子运动 的麦克斯韦速度分布律。还研究过土星的光环和 视觉理论，创立了定量色度学。他负责建立起来 的卡文迪许实验室，在他和以后几位主任的领导 下，发展成为名闻世界的学术中心之一。
提出光波就是电磁波的理论：“光本身乃是
以波的形式在电磁场中按电磁规律传播的一种 电磁振动。”将电、磁、光理论进行了一次伟 大的综合。
3.1865年，发表了《电磁场的动力学理论》， 用场的观点总结了电磁理论，构建了全新的理 论框架。
4.1873年，麦克斯韦出版了《电磁学通论》 一书，进一步将电磁学实验规律和定理定律， 综合概括在一个方程组中， 以简洁的数学结
第三节 经典电磁理论的建立
一、 麦克斯韦
从出生地来说他属于爱丁堡，从功 绩上来说他属于全世界。
——普朗克
历史背景:
法拉第的电磁感应规律已产生。当时电磁学已 建立四大定律：库仑定律、高斯定律、法拉第 定律、安培定律，这已成为电磁学理论取得突 破性发展的重要基础。
W.汤姆孙利用傅立叶的热分析方法，把法拉第 的力线思想和拉普拉斯、泊松等人建立的完整 的静电理论结合在一起，初步形成电磁作用理 论。