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第六章 电磁波 1
第六章 电磁场的 Maxwell 方程组和电磁波
前面各章我们分别讨论了静电场 静磁场 稳恒电流 电磁感应以及似稳的交变电流的实验规律 因
为它们都是大量的实验事实的总结 从而具有可靠性 但它们又只是在一定的条件下成立 所以具有局限
性 它们不是电磁现象的普遍规律 英国伟大的科学家麦克斯韦在总结了前人得到的实验规律的基础上
以他非凡的智慧 大胆地提出了 变化的磁场产生电场 和 位移电流 的假设 把静电场 静磁场和电
磁感应规律中的核心部分推广到由随时间变化的电荷 电流所产生的迅变电磁场 高度概括为具有优美数
学形式的 4 个方程 称为麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组是电磁场的普遍规律 它不仅可以解释当时已
知的一切电磁现象 而且从麦克斯韦方程组很容易导出电磁场所满足的波动方程 从而麦克斯韦预言了电
磁波的存在 而且从波动方程得到的电磁波的速度恰好为真空中的光速 从而麦克斯韦大胆地预言了光波
就是电磁波 麦克斯韦电磁理论的建立是物理学史上的一个伟大创举 爱因斯坦称赞它是 自牛顿以来物
理上经历的最深刻 最有成果的一次真正观念上的变革 它开辟了无线电时代的新纪元 对科学技术和人
类文明的发展起到了不可估量的作用 实验规律的总结和推广.
§6-1 实验规律的总结和推广
一 电磁现象实验规律的总结
静电学中的实验规律是库仑定律
2 电磁学网上课件
1 q q
= ⋅ 1 2
F 3 r
4πε 0 r
• 根据库仑定律和场强叠加原理我们得到描述静场电性质的高斯定理和环路定理︰
∫∫D ⋅ dS = ∑qi
s
∫ E ⋅ dl = 0
L
在静磁学中 基本实验规律为安培定律
µ × ( × r)
= 0 ⋅ I 2 dl 2 I 1 dl1
F12 3
4π r
• 根据安培定律和场强叠加原理 我们得到描述静磁场性质的高斯定理和安培回路定理:
∫∫B ⋅ dS = 0
s
∫ H ⋅ dl = ∑ I i
L
麦克斯韦提出了法拉第电磁感应定律的物理本质是随时间变化的磁场在其周围激发涡旋电场 即:
∂B
⋅ dl = − ⋅ dS
∫l E旋