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麦克斯韦 4 个方程

1865
  • James Clerk Maxwell
Historical laboratory scene depicting Maxwell's equations in electromagnetism research.

(图片仅供参考)

麦克斯韦方程组是一组四个耦合的方程。 偏微分 构成经典电磁学基础的方程。它们描述了电场和磁场如何相互产生和改变,以及如何受电荷和电流的影响。它们分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律。

麦克斯韦方程将电学、磁学和光学统一为一个统一的理论。它们的微分形式是(1) 高斯定律[latex]\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac\{rho}{\varepsilon_0}[/latex], 把电场和它的来源--电荷密度联系起来。(2) 高斯磁定律:[latex]\nabla \cdot \mathbf{B} = 0[/latex],指出不存在磁单极子。(3) 法拉第感应定律:[latex]\nabla \times \mathbf{E} = -\frac\{partial \mathbf{B}}{partial t}[/latex],说明时变磁场如何产生循环电场。(4) 安培-麦克斯韦定律:[latex]\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \left( \mathbf{J} + \varepsilon_0 \frac\{partial \mathbf{E}}\{partial t} \right)[/latex],描述了电流和时变电场是如何产生磁场的。.

麦克斯韦最重要、最新颖的贡献是在安培定律中加入了 ‘位移电流 ’项([latex]\varepsilon_0 \frac\{partial \mathbf{E}}\{partial t}[/latex])。这个项是理论一致性所必需的,它确保了电荷守恒。它的深远影响是预言了自传播电磁波。通过在真空中求解这些方程,麦克斯韦得出了一个波方程,其速度由 [latex]c = 1/\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}[/latex] 决定,这与测量到的光速相吻合。这证明了光本身就是一种电磁波,这一革命性的发现改变了物理学。.

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电与磁

类型

理论框架

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 库仑定律
  • 毕奥-萨伐尔定律
  • 法拉第感应定律
  • 安培环流定律
  • 高斯定律
  • 迈克尔·法拉第的力线概念

应用程序

  • 广播电视
  • 雷达系统
  • 无线通信(Wi-Fi、蜂窝电话)
  • 微波炉
  • 光纤通信
  • 电气工程和电路设计
  • 卫星通信

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容麦克斯韦方程组、电磁学、经典电动力学、电场、磁场、高斯定律、法拉第定律、安培定律、位移电流、电磁波。.

历史背景

麦克斯韦 4 个方程

1854
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1852
1859
1860
1861
1865
1869
1871
1876

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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