电磁场理论

时间:2024-06-17 16:34:28编辑:分享君

简述麦克斯韦电磁场理论建立的意义。

麦克斯韦是电磁学的集大成者。他在电磁学中的地位和贡献相当于牛顿在力学中的地位。

在近代物理开创前,麦克斯韦和牛顿并称为物理学的2大巨人。乃至当今世界牛顿 麦克斯韦 和爱因斯坦仍然是世界三大物理学家。

当年的牛顿站在伽利略,第谷,开普勒的肩膀上建立了完整的经典力学理论体系
同样麦克斯韦站在库仑、高斯、欧姆、安培、法拉第等前人肩膀上建立了完整的电磁理论体系。

他的理论揭示了光、电、磁现象的本质的统一性,完成了物理学的又一次大综合。他的成果,奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。


备注一下:我读大学的时候,教我们量子力学的物理老师最常说的一句话就是:麦克斯韦方程是世界上最美的东西。

如果你能看出了麦克斯韦方程的美丽所在,你就真正的理解了他


麦克斯韦建立电磁场理论的基本过程是什么?简单概述

麦克斯韦的电学研究始于1854年,当时他刚从剑桥毕业不过几星期。他读到了法拉第的《电学实验研究》,立即被书中新颖的实验和见解吸引住了。在当时人们对法拉第的观点和理论看法不一,有不少非议。最主要原因就是当时“超距作用”的传统观念影响很深。另一方面的原因就是法拉第的理论的严谨性还不够。法拉第是实验大师,有着常人所不及之处,但唯独欠缺数学功力,所以他的创见都是以直观形式来表达的。一般的物理学家恪守牛顿的物理学理论,对法拉第的学说感到不可思议。有位天文学家曾公开宣称:“谁要在确定的超距作用和模糊不清的力线观念中有所迟疑,那就是对牛顿的亵渎!”在剑桥的学者中,这种分歧也相当明显。汤姆逊也是剑桥里一名很有见识的学者之一。麦克斯韦对他敬佩不已,特意给汤姆逊写信,向他求教有关电学的知识。汤姆逊比麦克斯韦大7岁,对麦克斯韦从事电学研究给予过极大的帮助。在汤姆逊的指导下,麦克斯韦得到启示,相信法拉第的新论中有着不为人所了解的真理。认真地研究了法拉第的著作后,他感受到力线思想的宝贵价值,也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的青年科学家决定用数学来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。


电磁场理论是谁创建的?

麦克斯韦
对称形式
麦克斯韦提出了两个假设:
变化的磁场可产生涡旋电场 变化的电场(位移电流)可产生磁场
一.位移电流
1.矛盾
a.导线中存在非稳恒的传导电流
b.电容器两极板间无传导电流存在
----回路中传导电流不连续
c.任取一环绕导线的闭合曲线L,以L
为边界可以作S1和S2 两个曲面
对S1曲面
对S2曲面
----稳恒磁场安培环路定律不再适用
2.位移电流设极板面积为S,某时刻极板上的自由电荷面密度为 ,则
电位移通量为
----电位移通量随时间的变化率等于导线中的传导电流
麦克斯韦称 为位移电流,即
----位移电流密度 jD
讨论:
a.引入位移电流ID,中断的传导电流I由位移电流ID接替,使电路中的电流保持连续
b.传导电流和位移电流之和称为全电流
c.对任何电路来说,全电流永远是连续的
证:单位时间内流出闭合曲面S的电量等于该闭合曲面内电量的减少
----电荷守恒定律的数学表达式
由高斯定理

或 ---- 永远是连续的
二.安培环路定律的普遍形式
----全电流定律
对前述的电容器有
而 ----对同一环路L, 的环流是唯一的
讨论:
a.位移电流揭示了电场和磁场之间内在联系,反映了自然现象的对称性
b.法拉弟电磁感应定律表明变化的磁场能产生涡旋电场;位移电流的观点说明变化的电场能产生涡旋磁场
c.电场和磁场的变化永远互相联系着,形成统一的电磁场
说明:
位移电流与传导电流的区别:
a.传导电流表示有电荷作宏观定向运动,位移电流只表示电场的变化
b.传导电流通过导体时要产生焦耳热,位移电流在导体中没有这种热效应
c. ID与 方向上成右手螺旋关系
e.位移电流可存在于一切有电场变化的区域中(如真空、介质、导体)
[例14]半径R=0.1m的两块导体圆板,构成空气平板电容器。充电时,极板间的电场强度以dE/dt=1012Vm-1s-1的变化率增加。求(1)两极板间的位移电流ID;(2)距两极板中心连线为r(r 解:忽略边缘效应,两极板间的电场可视为均匀分布
两板间位移电流为
根据对称性,以两板中心连线为圆心、
半径为r作闭合回路L,由全电流定律有
当r=R时
三.麦克斯韦方程组
对静电场和稳恒磁场有
静电场的高斯定理
静电场的环路定律
稳恒磁场的高斯定理
稳恒磁场的安培环路定律
空间既有静电场和稳恒磁场,又有变化的电场和变化的磁场
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组的微分形式
物理意义概括:
方程1:任何闭合曲面的电位移通量只与该闭合曲面内自由电荷有关,同时反映了变化的磁场所产生的电场总是涡旋状的 ----电场的高斯定理
方程2:变化的磁场产生涡旋电场,即变化的磁场总与电场相伴
----法拉弟电磁感应定律
方程3:任何形式产生的磁场都是涡旋场,磁力线都是闭合的
----磁场的高斯定理
方程4:全电流与磁场的关系,揭示了变化电场产生涡旋磁场的规律,即变化的电场总与磁场相伴 ----全电流定律
在各向同性介质中,电磁场量之间有如下的关系
根据麦克斯韦方程组、电磁场量之间关系式、初始条件及电磁场量的边界条件,可以确定任一时刻介质中某一点的电磁场


电气工程及其自动化的主要研究领域是哪些???

平哥 电气工程就是研究电的学科,包括发电、变电、输电和配电。研究电力系统的设计、规划、调度、控制和保护,电力设备的设计、制造、试验、检测,电工基础理论即电路理论、电磁场理论。对于实力较弱的学校,可能会把自动化和电气揉在一起,学一些单片机、嵌入式、plc等电子系统的知识。电气工程有五个二级学科:
电力系统自动化:研究电力系统的设计、规划、调度、控制和保护
电机与电器:研究电力设备。细分为电机和电器两个小专业。电机包括发电机、电动机和变压器;电器不是通常说的电器,而是断路器、隔离开关、互感器、熔断器等电力设备。
高电压与绝缘技术:主要研究高电压下的现象,高电压下设备的绝缘保护设计和试验、检测等,其中细分为高压和绝缘两个专业,高压主要是试验、放电和研究电力系统的过电压及防护;绝缘研究绝缘材料、绝缘测试等。
电力电子与电力传统:电力电子是研究电力系统中应用电子技术的,当然是高电压大电流下的应用。电力电子主要研究电力的变换,比如交流电变成直流电,直流电变成交流电,交流电改变频率等,还会研究电力系统中的谐波及其抑制。也有研究电源的,比如手机的充电电源。电力拖动和电机的关系比较紧,涉及到控制。
电工理论与新技术:研究的是电路电磁场等基础理论,热门的研究领域还有混沌等。

毕业后主要是面向电力系统、供电局、设计院、电科院、电厂、电力设备制造、当教师、电气企业等等。


在电磁学方面的研究中作出贡献的科学家?有谁,要重要的!

您好!
法拉第和麦克斯韦是这个领域最著名的两个人,开创了现代电磁学!

迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791-1867)
英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献。他家境贫寒,未受过系统的正规教育,但却在众多领域中作出惊人成就,堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范,对于青少年富有教育意义

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。


麦克斯韦关于电磁场理论的两个基本假设是?急求

(1)变化的磁场产生电场①这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。电路中的自由电荷在这个电场的作用下,做定向运动产生了感应电流。②即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样要产生电场。(2)变化的电场产生磁场既然变化的磁场能够产生电场,那么变化的电场就不能产生磁场吗?麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性,相信电场与磁场的对称之美。他大胆的假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。扩展资料麦克斯韦电磁场理论的建立和证实,无疑是19世纪物理学领域最重大的事件之一,它是研究一切电磁现象的出发点。它以严谨而对称的数学形式归纳了电、磁和电磁辐射之间的最基本关系,使所有早先建立的定律都包容进去,他使人们更深刻地认识了光的电磁本性。从根本上改变了人类自牛顿时代以来对世界本质的认识,引起了物理学思想领域深刻的变革,并导致了20世纪初叶狭义相对论的创立。它对整个科学的发展,对人类文明的进步都具有深远的意义。参考资料来源:百度百科-电磁理论

麦克斯韦在电磁场理论中提出的两个假设是?

麦克斯韦关于电磁场理论的两大假设是“感生电场”和“位移电流”的假说。1、感生电场感生电场对自由电荷的作用只是一种等效的猜想, 所以涡旋电场是一个虚拟的电场。变化的磁场周围不存在这个涡旋电场,是附加给变化的磁场的。2、位移电流位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的积分。但位移电流只表示电场的变化率,与传导电流不同,它不产生热效应、化学效应等。扩展资料:1861年后他在电磁学方面的研究取得很大进展,这一年他发表了《论物理的力线》,设计了电磁作用的力学模型,并引入位移电流的概念。1864年在皇家学会上宣读了《电磁场的动力学理论》,进一步总结了电磁场理论,提出了电磁场的基本微分方程组,即著名的麦克斯韦方程组。他在研究电磁场的基础上预见了电磁波的存在,在惠更斯克的波动理论的基础上提出光的电磁说,认为光就是具有一定频率范围的电磁波,且测得电磁波的速度十分接近光速。光的电磁说是人类对光的本性认识的一次飞跃。


电磁场理论是如何诞生的?

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。在法拉第力线思想激励下,1842年和1847年,麦克斯韦连续发表了两篇关于电磁相似性的论文,文中把法拉第的力线思想转变为定量表述,初步形成了电磁作用的统一理论。麦克斯韦在大学期间就深深被法拉第的电磁思想所吸引,他认识到力线概念的重要性,也看到法拉第定性表述方面的弱点,决心以数学手段弥补其不足。同时,汤姆生的论文使他体验到法拉第的思想与传统的静电理论是协调均,有可能进一步建立统一的电磁理论。1856年2月,麦克斯韦的第一篇电磁学论文《论法拉第力线》不仅用数学形式解释了法拉第的力线图像,而且包藏着他后来一切新思想乃至麦克斯韦方程的胚胎。法拉第已经证明了磁能生电。电流和电场并不一样,电流很明显地能使导线发热,能电解水,叫传导电流。而变化的电场虽然也有电流的某些性质,却并不明显,聪明的麦克斯韦就给它起了一个名字叫“位移电流”。变化电场能否像电流一样激发出磁场呢?法拉第实验了多少年还是没有找到它们之间的联系。到了最关键的时候,问题往往不是用实验所能解决的,而只能靠推理来决定。这个难题果然由麦克斯韦用数学公式推导出来了。1865年,统一的电磁场理论终于诞生了。麦克斯韦发表了一组描述电磁场运动规律的方程,他证明变化的磁场可以产生电场,变化的电场又可产生磁场。法拉第的预言得到了最完美的阐述和严密的数学论证,而且更妙的是麦克斯韦用自己的方程居然推出了电磁波的速度正好等于光速,这又证明了光也是一种电磁波。光学和电磁学在这里融合了。

简述麦克斯韦电磁场理论建立的意义。

关于麦克斯韦电磁场理论的基本思想,学生要知道,“变化的磁场可以激发电场”,这是一个假设,但比较容易想到,可以从电磁感应现象引申而来;还要知道,“变化的电场也能激发磁场”,这也是一个假设,是从电与磁应该“对称”的思想出发的。在这些假设的基础上,麦克斯韦建立了完整的电磁理论,但理论的正确与否(主要是假设的正确与否)要靠实验事实来判定。麦克斯韦的理论预言,在一定条件下电场与磁场相互激发,电磁场能够以波的形式传播。后来的实验证实了这个理论。


电磁场是怎样产生的谁知道

随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,电磁场以光 速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
以上摘自百科
具体问它为什么存在,这就是哲学问题我就不知道了。


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