麥克斯韋方程組

2021-03-05 09:21:56 字數 2419 閱讀 4319

1樓:匿名使用者

病態殘喘的答案很不錯,指出一點,既然∮d·ds = ∫rdv = q 已經用電位移向量d而非電場強度e了,就不僅僅「表示真空中,通過球面電場強度的通量等於球面所包圍的電荷q 」,介質中也是適用的。真空中,用∮e·ds = q/ε0就可以了。

我再把微分形式給出來吧。

1。▽·d = ρ(電荷密度)

2。▽×e = -b關於t的偏導 (我也打不出偏導數符號)3。▽·b = 0

4。▽×h = j+d關於t的偏導

建議樓上把微分形式複製過去整理一個比較完整的答案。

如果不怕麻煩,可以把微分積分形式在真空下特例的8個式子也寫出來。還有把d h(b)去掉該成 只含e b(h)的微分積分形式。

2樓:病態殘喘

麥克斯韋方程組就四個公式,分別是

1。∮d·ds = ∫rdv = q

2。∮e·dl = -∫(b關於t的偏導)·ds (抱歉,打不出偏導數符號)

3。∮b·ds = 0

4。∮h·dl = ∫(j+d關於t的偏導)·ds解釋:1。

表示真空中,通過球面電場強度的通量等於球面所包圍的電荷q2。表徵任意電場中,電場強度e沿任意閉合路徑的線積分(即環流)等於磁感應強度變化率在閉合路徑所圍成的面上的積分負值,靜電場中等於零。

3。表徵通過任意閉合曲面的磁通量必等於零。

4。表徵磁場強度h沿任意閉合迴路的環流等於穿過此閉合迴路所圍曲面的全電流。

意義:全面反映了電場和磁場的基本性質,並把電磁場統一為一個整體

3樓:溴化乙錠

關於靜電場和穩恆磁場的基本規律,可總結歸納成以下四條基本定理:

靜電場的高斯定理:

靜電場的環路定理:

穩恆磁場的高斯定理:

磁場的安培環路定理:

上述這些定理都是孤立地給出了靜電場和穩恆磁場的規律,對變化電場和變化磁場並不適用。

麥克斯韋在穩恆場理論的基礎上,提出了渦旋電場和位移電流的概念:

1. 麥克斯韋提出的渦旋電場的概念,揭示出變化的磁場可以在空間激發電場,並通過法拉第電磁感應定律得出了二者的關係,即

上式表明,任何隨時間而變化的磁場,都是和渦旋電場聯絡在一起的。

2. 麥克斯韋提出的位移電流的概念,揭示出變化的電場可以在空間激發磁場,並通過全電流概念的引入,得到了一般形式下的安培環路定理在真空或介質中的表示形式,即

上式表明,任何隨時間而變化的電場,都是和磁場聯絡在一起的。

綜合上述兩點可知,變化的電場和變化的磁場彼此不是孤立的,它們永遠密切地聯絡在一起,相互激發,組成一個統一的電磁場的整體。這就是麥克斯韋電磁場理論的基本概念。

在麥克斯韋電磁場理論中,自由電荷可激發電場 ,變化磁場也可激發電場 ,則在一般情況下,空間任一點的電場強度應該表示為

又由於,穩恆電流可激發磁場 ,變化電場也可激發磁場 ,則一般情況下,空間任一點的磁感強度應該表示為

因此,在一般情況下,電磁場的基本規律中,應該既包含穩恆電、磁場的規律,如方程組(1),也包含變化電磁場的規律,

根據麥克斯韋提出的渦旋電場和位移電流的概念,變化的磁場可以在空間激發變化的渦旋電場,而變化的電場也可以在空間激發變化的渦旋磁場。因此,電磁場可以在沒有自由電荷和傳導電流的空間單獨存在。變化電磁場的規律是:

1.電場的高斯定理 在沒有自由電荷的空間,由變化磁場激發的渦旋電場的電場線是一系列的閉合曲線。通過場中任何封閉曲面的電位移通量等於零,故有:

2.電場的環路定理 由本節公式(2)已知,渦旋電場是非保守場,滿足的環路定理是

3.磁場的高斯定理 變化的電場產生的磁場和傳導電流產生的磁場相同,都是渦旋狀的場,磁感線是閉合線。因此,磁場的高斯定理仍適用,即

4.磁場的安培環路定理 由本節公式(3)已知,變化的電場和它所激發的磁場滿足的環路定理為

在變化電磁場的上述規律中,電場和磁場成為不可分割的一個整體。

將兩種電、磁場的規律合併在一起,就得到電磁場的基本規律,稱之為麥克斯韋方程組,表示如下

上述四個方程式稱為麥克斯韋方程組的積分形式。

將麥克斯韋方程組的積分形式用高等數學中的方法可變換為微分形式。微分形式的方程組如下

上面四個方程可逐一說明如下:在電磁場中任一點處

(1)電位移的散度 等於該點處自由電荷的體密度 ;

(2)電場強度的旋度 等於該點處磁感強度變化率 的負值;

(3)磁場強度的旋度 等於該點處傳導電流密度 與位移電流密度 的向量和;

(4)磁感強度的散度 處處等於零。

麥克斯韋方程是巨集觀電磁場理論的基本方程,在具體應用這些方程時,還要考慮到介質特性對電磁場的影響,

即 ,以及歐姆定律的微分形式 。

方程組的微分形式,通常稱為麥克斯韋方程。

在麥克斯韋方程組中,電場和磁場已經成為一個不可分割的整體。該方程組系統而完整地概括了電磁場的基本規律,並預言了電磁波的存在。

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