電磁理論

自人們發現電現象、磁現象、電磁感應現象以來，對電、磁和電磁感應現象進行了深入廣泛的研究，發現了電磁之間的關係及其規律，形成了完整、系統的電磁理論。電磁理論促進了科學技術的發展，有力的推動了社會的進步。電磁理論認為：變化著的電場伴隨變化著的磁場，變化著的磁場也伴隨變化著的電場。

基本介紹

• 中文名：電磁理論
• 外文名：Electromagnetic theory
• 提出者：詹姆斯•麥克斯韋
• 學科：物理學

定義

麥克斯韋電磁理論基礎的電學和磁學的經驗定律包括：靜電學的庫侖定律，涉及磁性的定律，關於電流的磁性的安培定律，法拉第電磁感應定律。麥克斯韋把這四個定律予以綜合，導出麥克斯韋方程，該方程預言：變化的電磁場以波的形式向空間傳播。

核心思想

麥克斯韋電磁場理論的核心思想是：變化的磁場可以激發渦旋電場，變化的電場可以激發渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯繫、相互激發組成一個統一的電磁場。麥克斯韋進一步將電場和磁場的所有規律綜合起來，建立了完整的電磁場理論體系。這個電磁場理論體系的核心就是麥克斯韋方程組。

麥克斯韋方程組是由四個微分方程構成：

（1）∇·E=ρ/ε_0，描述了電場的性質。在一般情況下，電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發的感應電場，而感應電場是渦旋場，它的電位移線是閉合的，對封閉曲面的通量無貢獻。

（2）∇·B=0，描述了磁場的性質。磁場可以由傳導電流激發，也可以由變化電場的位移電流所激發，它們的磁場都是渦旋場，磁感應線都是閉合線，對封閉曲面的通量無貢獻。

（3）∇×E=-∂B/∂t，描述了變化的磁場激發電場的規律。

（4）∇×B=μ₀J+1/c²*∂E/∂t (c²=1/μ₀ε₀)，描述了變化的電場激發磁場的規律。

麥克斯韋方程都是用微積分表述的，涉及到的方程包括：

1.高斯定理，穿過任意閉合面的電位移通量，等於該閉合面內部的總電荷量。麥克斯韋：電位移的散度等於電荷密度。

2.磁通連續性定理，即磁力線永遠是閉合的，磁場沒有標量的源，麥克斯韋表述是：對磁感應強度求散度為零。

3.法拉第電磁感應定律，即電磁場互相轉化，電場強度的旋度等於磁感應強度對時間的負偏導。

4.安培環路定理，就是磁場強度沿任意迴路的環量等於環路所包圍電流的代數和。