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。     

建立麦克斯韦方程组的其他途径

麦克斯韦方程组是电磁场遵从的基本规律,是经典电磁现象的理论基础.十九世纪六十年代,麦克斯韦根据库仑、安培和法拉第等人分别在特定条件下获得的实验定律,经过分析推广到普遍情形,发现存在着不协调的因素,在此基础上作了两个重要的假设:变化的磁场产生涡旋电场,变化的电场产生涡旋磁场,从而建立了电磁场的统一理论,其基础就是电磁场普遍遵从的麦克斯韦方程组. 在麦克斯韦以后,许多物理学家研究从别的方面建立麦克斯韦方程组的可能性,取得一些成果.本文拟介绍三种建立麦克斯韦方程组的其他途径:(1)根据能量原理和近距作用原理建立麦克斯韦…     

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…     

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     

《电磁学》自学辅导材料(七)——麦克斯韦电磁理论和电磁波

简要的历史回顾 1785年确立了库仑定律,这是静电学的实验定律,由此导出了一整套静电场的规律.1820年前后经过多位物理学家的共同努力,确立了毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律,这是静磁学实验定律,由此得出了一套稳恒磁场的规律.1831年法拉弟经过长期研究发现了以他的名字命名的电磁感应定律.1862年麦克斯韦提出位移电流和涡旋电场两个假说.随后,1864年麦克斯韦系统地提出了电磁场的统一理论——麦克斯韦方程组,由此预言了电磁波的存在.1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在. §1电磁场的基本规律 麦克斯韦位移电流的假说 我们知道,H的环流定理 内只…     

走向统一的自然力——电力与磁力的统一(I)

 电闪雷鸣,是人类早在远古时期就注意到的自然现象,因此,电磁相互作用,可以说是人类最先接触到的自然力.开始人们对电和磁是分开认识的,后来经过奥斯特发现“电动生磁”和法拉第发现“电磁感应”, 人们才将“电”和“磁”联系起来,最终导致麦克斯韦提出电磁理论,统一了“电力”和“磁力”.本讲座,将详细介绍“电力”和“磁力”走向统一的研究历程.     

略谈麦克斯韦的电磁场理论

1831年,麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-1879年)诞生于苏格兰一个农庄家庭,他的父亲是爱丁堡皇家学会的会员.麦克斯韦年幼时求知欲强,受过严格的家庭教育,有良好的思维习惯.他16岁人爱丁堡大学,19岁考入剑桥大学的三一学院.他在大学期间特别喜欢阅读法拉第的《电学实验研究》,深深地被法拉第的电磁场论的思想所吸引.1854年他在剑桥大学数学竞赛中第一个证明了斯托克斯公式,名列第二,与E.J.Routh分享史密斯奖[1]这个公式在他以后研究电磁场的过程中发挥了重要的作用.他在1855—1856年间发表的第一篇电磁学论—“论法拉第力线”(On Pa…     

略论电磁波的发现

一些技术史文献试图从技术的角度来阐述电磁波发现的过程,但都无法单一地从技术方面说清它的理论渊源及与理论预言的实验证明的过程.本文试图从电磁学的历史背景、麦克斯韦的理论预言和赫兹的实验证明等方面,来初步讨论发现电磁波的全过程. 一、安培超距论电动力学和 法拉第电磁场论的诞生 1820年4月,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,它标志着电磁学的开始. 自从库仑时代以来,法国物理学家们一反其祖辈笛卡尔的涡旋运动的思想,跟随拉普拉斯的物理学简略纲领,将一切物理现象都简化为粒子间的吸引或排斥的力学现象.“电学中的牛顿”──…     

对麦克斯韦电磁波传播图像的详解

电磁学的知识是高中物理教学的重要内容,学过的学生会对麦克斯韦电磁场理论深深着迷,“变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场”的规律充分体现了物理规律的对称美、和谐美．     

法拉第奇迹探源

 迈克尔·法拉第是杰出的物理学家和化学家。他不仅发现了电磁感应现象、电磁感应定律、电解定律、磁致旋光效应,还提出了场、力线和电介质的概念,并首次用“冰桶”实验证明了电荷守恒定律。通过实验,他发现了氯气液化的方法,发现了苯,发现了同分异构体的事实。他不仅发表了很多有价值的论文,而且还出版了三卷本的《电学的实验研究》、八卷本的《法拉第日记》和《化学操作》等畅销书。迈克尔·法拉第是科学史上罕见的高产科学家,而仅受过两年正规学校教育的法拉第,为什么会取得如此辉煌的成就呢?感兴趣的目标1791年9月,法拉第出生在英国伦敦市郊,全家6口人就靠父亲打铁为生。     

软硬兼施的新概念武器──电磁脉冲武器

 随着现代科学技术的发展,电子技术几乎渗透到军事技术的各个领域。电磁场作为现代战争的五维战场之一,其作用日益显著,而作为新概念武器的电磁脉冲武器则更加引人注目。所谓电磁脉冲武器就是利用电磁场的能量或生物效应杀伤破坏目标或使目标丧失作战效能的武器。一、电磁脉冲武器的物理学原理１８３１年,法拉第建立了电工学的基础──电磁感应定律：穿过回路所包围的面积的磁通量发生变化时,回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比,法拉第还指出：电场和磁场,电荷和电流间的相互作用是通过电场和磁场的作用体现的,决不是直接的“超距作用”。     

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,     

椭圆区域变化磁场激发涡旋电场的分布

根据法拉第电磁感应定律的微分形式和磁场区域椭圆对称的特点，判知垂直于椭圆区域的变化磁场 激发的涡旋电场的电力线是位于与磁场垂直的平面内、 长短半轴之比与磁场区域的边界椭圆长短半轴之比相等的一系列同心椭圆；进而运用电场的高斯定理和环路积分，导出磁场区域内外涡旋电场的强度计算式，从而对椭圆区域变化磁场所产生的涡旋电场获得全面 的知识．     

平面横电磁波模的初值问题

经典理论所描述的电场和磁场处处同相的平面电磁波模并不存在.Maxwell方程组的解依赖于 电磁场的初始值或边界条件,根据不同的初始条件解得的平面电磁波模是不同的.结果表明 ,平面电磁波是横波,在不同的位置,由变化的电场激发的磁场或由变化的磁场激发的电场 振幅不同,电场与磁场的相位差也不同. 关键词： Maxwell方程组 最优微分方程 初始条件 平面电磁波     

Maxwell怎样得出电磁波传播速度与光速相等

本文指出， Ｍａｘｗｅｌｌ是在得出电磁场方程组之前，即在他关于电磁场理论的第二篇论文《论物理力线》（１８６１～１８６２）中，第一次得出真空中电磁波传播速度等于光速的结论．尔后，Ｍａｘｗｅｌｌ在《电磁场的动力学理论》（１８６５）中，在给出了著名的Ｍａｘｗｅｌｌ方程组之后，再一次由波动方程得到了同样的结论．     

在自由空间里的运动磁场和时变磁场都没有产生电场

在自由空间里,磁场运动时没有产生电场、时变磁场的辐射运动也没有产生电场.故,“磁生电”的真实原因是：金属电子在广义洛伦兹磁力的作用下的流动而形成Ic,却不是法拉第-麦克斯韦-爱因斯坦在自由空间里虚构的位移电流Id.基于唯物主义自然观,联系电磁感应的物质是洛伦兹的金属电子,却不是法拉第-麦克斯韦-爱因斯坦的真空以太.     

M.法拉第和他的科学成就——纪念M.法拉第诞辰二百周年

今年9月22日,是伟大的英国物理学家、化学家M.法拉第(Michael Faraday 1791-1867)诞辰二百周年纪念日.我怀着崇敬的心情撰写此文. 法拉第出身贫寒,自学成才,工作勤奋,热心科普工作,是一位实验大师.他发现了电磁感应现象.法拉第用电解定律和磁致旋光效应,研究了物质的抗磁性和顺磁性,提出了力线和场的概念,主张自然界的各种力相互有关,并反对超距作用的观点.他的工作为J.C.麦克斯韦建立电磁场理论打下了基础[1]. 一、青少年时代与早期的科学工作 法拉第出生于萨里群纽因顿,他的父亲是位铁匠,家境贫寒.五岁时随父母到伦敦.13岁时,他就到一家…     

也论电磁波的预言及其发现过程

文章根据麦克斯韦的著作和赫兹的《综合文集》、《电波》和《回忆、书信和日记》以及相关文献，对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹实验发现电磁波的过程进行了仔细考察，指出麦克斯韦没有明确预言电磁波的存在，麦克斯韦的理论不是赫兹电磁学实验研究的直接指导思想．文章认为亥姆霍兹为普鲁士科学院所提出的1879年悬赏课题对赫兹发现电磁波起到了直接的引导作用，而电磁波的发现则主要归因于赫兹精湛的实验技能和敏锐的观察力．     

读“等效的磁荷观点”有感

文章在假想的“磁荷世界”中修改了麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式.由磁的库仑定律出发,并根据磁荷与电荷产生的电磁场的等效性,得到真空中静磁场的高斯定理和环路定理.仿照“电荷世界”中的电流定义了磁流强度,又根据磁场的相对论变换,由毕奥—萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律得到稳恒电场D的高斯定理和环路定理.     

位移电流的验证

引言 1862年麦克斯韦(Maxwell 1831～1879)在英国《哲学杂志》上发表了论文《论物理的力线》,文中具有决定意义的一步是引进了“位移电流”的概念。这是电磁学上继法拉第电磁感应之后的一项重大突破,根据这一科学假设,最后,麦克斯韦导出高度抽象的微分和积分方程组,其中积分方程之一