麦克斯韦方程组的建立及其作用

麦克斯韦提出了描述经典电磁场运动及其与带电粒子相互作用规律的完备方程组,将电学、磁学和光学统一为电磁场动力学理论。这一理论具有洛仑兹协变性和U(1)局域规范不变性,成为构造粒子物理标准模型的经典模板,在物理理论和实验发展中起着不可估量的巨大作用。     

一种建立麦克斯韦方程组的新途径

大学物理教学内容和手段的现代化问题,是近年来物理教育界的一个十分热门的话题。而教学内容的现代化问题不应简单理解成增加一些物理学前沿方面的知识,因为教材毕竟不是科学专著,不可能面面俱到,同时学时也不允许这样做。而对一些原有教学内容用近代物理学的观点、方法来推导论证,以达到对原有知识更深刻更全面的理解,从而建立一种全新的物理概念及模型,确实是一种事半功倍的方法。 一、新途径的来源 1905年,爱因斯坦在“物理年鉴”杂志上发表了题为《论运动物体的电动力学》的著名论文,提出了狭义相对论,并在此基础上导出了电磁场量的变换式,描述了电磁场的相对性。使我们除了可遵循法拉第、麦克斯韦所遵循的途径研究电磁场外,还可以从相对论的基本假设出发,再加上电荷不变性及库仑定律,推导出全部麦克斯韦方程,狭义相对论对电磁理论的讨论比麦克斯韦方法前进了一大步,它使得本来似乎互不相关的一些电磁基本定律有了内在的联系。本文将从后一种方法出发,给出一种物理意义明确又十分简便的推导麦氏方程组的方法。 二、电磁场量在不同惯性系之间的变换式 如图1所示,设在S系中有一沿x轴方向以速度     

关于麦克斯韦方程组的讨论

本文讨论了麦克斯韦方程组的来龙去脉、形式和地位，对麦克斯韦主程组的教学具有一定的参考价值。     

对麦克斯韦方程组的理解

对麦克斯韦方程组涵义做了全面的分析与阐述.     

关于麦克斯韦方程组教学的讨论

麦克斯韦方程组在普物课程讲授中有一定的难度。笔者认为麦氏方程对学生全面理解电磁场至关重要,因此一定要精讲。讲授麦氏方程要达到预期的效果,我们的体会是:将已有的定律运用数学进行变换时,注意变换的条件,每一步都要有清楚的交待,使学     

麦克斯韦电磁场方程组的外微分形式

本文以三维欧几里得空间Ｒ３为限,简明扼要地阐述微分形式和外微分数学形式和数学理论的要点,并应用它表达电磁场方程,得麦克斯韦电磁场方程组的外微分形式．它与麦克斯韦电磁场方程组的微分形式与积分形式以及依张量分析为基础在闵可夫斯基四维空间中表达的麦克斯韦电磁场方程组的张量形式相比,有着自己的特点．列举了应用实例,得出：应用微分形式和外微分的数学工具是行之有效的,它简洁、紧凑,便于运算和处理。     

浅谈对麦克斯韦方程组的认识

许良同学的学习小结“浅谈对麦克斯韦方程组的认识”写得甚好，现全文刊登供同学们参考．小结的缺点是： １．第一部分的“对称性”应再加一些说明（如真空中Ｂ、Ｅ的对称性） ２．第二部分列举了麦氏方程组的概括性，但每个小标题都用“导出”一词，是不妥当的，例如不能说由麦氏方程组“导出”电荷守恒定律等．     

从麦克斯韦方程组到电磁波方程

<正>麦克斯韦方程组的威名可谓如雷贯耳,是经典电磁学的最高成就。先来看看麦克斯韦方程组的样子:方程组写成以上形式,需要一个前提:空间中的媒质是各向同性的(即,媒质中的每一点的物理性质不随方向改变)。方程组的一式描述了电荷产生电场的高斯定律,二式描述了变化的磁场产生电场的法拉第电磁感应定律,三式描述了磁单极子不存在的高斯磁定律,四式描述了电流和变化的电场产生磁场的麦克斯韦-安培环路定律。有物理意义上的场必定存在物理意义上的源,因此,我们可以发现,麦克斯韦方程组等式的左边是场,     

浅谈麦克斯韦方程组中的科学美

科学美是一种与真、善相联系的,人的本质力量以宜人的形式在科学理论上的显现。自然界中物质深层的固有结构既然具有和谐、简洁、对称的美学特征,那么在揭示与描述其奥秘的科学理论中就应当得到充分的反映。正如德国著名物理学家海森堡所说：“自然美也反映在自然科学的美之中。”自然美以物质形态和运动过程的感性特征引发人的审美感受,表现为自然界的和谐统一。     

麦克斯韦方程组超定问题的解释

麦克斯韦方程组有6个未知量,8个方程,是超定方程组.对于超定问题一般这样解释:认为两个散度方程是不独立的,只需初始时刻满足即可,之后自动满足。所以计算电磁学中只求解旋度方程,而不求解散度方程。文中指出这种解释有一个循环逻辑缺陷,从而导致此种解释不正确;在计算电磁学中两个散度方程必须求解。推广的线性相关概念用以解释偏微分方程超定问题。在这个推广的线性相关定义下,原来众多"表面"超定方程都变成了适定方程,避免了一些歧义。     

大学生对麦克斯韦方程组的理解研究

本研究通过收集麦克斯韦方程组概念测试题的课堂讨论录音及书面回答,获得物理专业大学生对麦克斯韦方程组的错误理解,总结出学生常见的错误概念为不清楚方程式来源、对电场和磁场的相互关系理解有误、将电场和磁场进行不恰当类比、不能正确理解平行板间电磁场的来源、对感生电场和位移电流理解不到位等,对此提出有针对性的教学建议,为电磁学教学提供参考.     

柱面非线性麦克斯韦方程组的行波解

柱面电磁波在各种非均匀非线性介质中的传播问题具有非常重要的研究价值.对描述该问题的柱面非线性麦克斯韦方程组进行精确求解,则是最近几年新兴的研究热点.但由于非线性偏微分方程组的极端复杂性,针对任意初边值条件的精确求解在客观上具有极高的难度,已有工作仅解决了柱面电磁波在指数非线性因子的非色散介质中的传播情况.因此,针对更为确定的物理场景,寻求能够精确描述其中更为广泛的物理性质的解,是一种更为有效的处理方法.本文讨论了具有任意非线性因子与幂律非均匀因子的非色散介质中柱面麦克斯韦方程组的行波精确解,理论分析表明这种情况下柱面电磁波的电场分量E已不存在通常形如E=g(r-kt)的平面行波解;继而通过适当的变量替换与求解相应的非线性常微分方程,给出电场分量E=g(lnr-kt)形式的广义行波解,并以例子展示所得到的解中蕴含的类似于自陡效应的物理现象.     

麦克斯韦电磁场理论的建立

麦克斯韦(1831—1879)是继法拉第之后,集电磁学大成的伟大科学家.他全面地总结了电磁学研究的全部成果,并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说,建立了完整的电磁场理论体系. 一、《论法拉第力线》──麦克 斯韦的物理类比,电紧张态的 数学描述和感生电场的提出 在大学期间,麦克斯韦就阅读了法拉第的《电学实验研究》.1856年2月,他在剑桥哲学学报上发表了他的第一篇电磁学论文《论法拉第力线》.麦克斯韦环顾了当时电磁学研究的现状,指出虽然已经建立了很多实验定律和数学理论,但未能揭示各种电磁现象之间的联系.他写道:“电科…     

关于伸缩变换与麦克斯韦方程组对称性的讨论

指出麦克斯韦方程组在坐标伸缩变换下不具有不变性.     

理解王中林院士“拓展的麦克斯韦方程组”

笔者的理解,王院士对麦克斯韦方程组的拓展之一是用运动的场线的观点讨论运动介质中的麦克斯韦方程组,对照用惯性参考系之间各种场量和时空坐标的变换来讨论,相当于认为电磁场是一个不随参考系改变而变换的标量。     

利用狭义相对论导出麦克斯韦方程组的一种尝试

本文利用狭义相对论，由静电场的基本性质出发，导出了匀速运动的电荷系的电磁场的麦克斯韦方程组．     

均匀磁场中的转动导体和麦克斯韦方程组的协变性

对某文献中"形如E=±v×B的电场的非零散度与真实的电荷密度无本质关联"的观点提出商榷,指出它违反麦克斯韦方程组的协变性,而实际情形是电场的散度仍然为0.然后就原文举出的匀强磁场的例子,在匀速转动系中利用曲线坐标系和嘉当(Cartan)随动标架进行了相应的计算,结果表明麦克斯韦方程组的协变性并未被破坏.     

麦克斯韦如何建立涡旋电场的概念

麦克斯韦建立电磁场理论的最重要、最惊人之处是:电磁场的扰动以波动(横波)形式传播。即变化的电场产生变化的磁场(位移电流概念),变化的磁场产生变化的电场(涡旋电场概念),二者在空间交替变化传播构成了电磁相互作用的完整图象——电磁波。然     

麦克斯韦怎样建立起位移电流概念

麦克斯韦建立电磁场理论最重要的贡献之一是提出了位移电流假说。位移电流的中心思想是变化着的电场激发涡旋磁场,这一假说和涡旋电场假说(变化着的磁场产生变化的电场)构成了电磁相互作用中完整的波动图象——电磁波。 众所周知,位移电流是麦克斯韦给予法拉第的场观点以数学表述时作出的一个重要发展。麦克斯韦第一次提出位移电流假说并不象通常教科书所叙述的那样,是用安培环路定理讨论非稳恒情形时发现矛盾后提出的。实际上麦克斯韦是在得出电磁场方程之前,即在他关于电磁场理论的第二篇论文《论物理的力线》(1861—1862)中就提出了位移电流的概念。尔后,麦克斯韦在第三篇论文《电磁场的动力学理论》(1865)中再次给出了位移电流的定量形式。下面我们来看看麦克斯韦是如何提出位移电流概念的。 麦克斯韦建立电磁场理论的第一篇论文《论法拉第的力线》(1855—1856)受到汤姆逊的启发,根据流体、热现象与法拉第力线相似性,运用类比方法给予法拉第电流状态以数学表述。后来在第二篇论文中他感到有必要对力线的分布和力线的应力性质给予机理性的说明,在此过程中麦克斯韦提出了位移电流概念。     

麦克斯韦建立电磁场理论的三篇论文

历史回顾：19世纪40年代；电磁学的一些在特殊条件下的基本定律已经相继发现；早期的电磁理论；Thomson、Helmholtz的类比研究；数学理论已趋成熟；建立电磁场理论的时机成熟。