什么是"麦式方程组"
我是物理专业的,来说一下。虽然称那四个方程为麦克斯韦方程组,但是它只是电磁学中各种规律的高度总结,即:法拉第电磁感应定律,麦克斯韦位移电流假说,高斯定理和安培环路定理,多用微分方程表示。其实质是放在一起的四个方程,并不是各种情况下四个式子都要用到或四个式子必然发生联系,这和我们平时所说的方程组的意思不太一样。
比如说对于只有静电场的情况,那就只用高斯定理就可以了,它包含了静电现象的各种规律,在不同的情况下表现为不同的形式。
如果是研究电生磁或磁生电的问题,或电磁场的规律等,则要用到法拉第电磁感应定律和麦克斯韦位移电流假说两个式子。
麦克斯韦方程组内涵及其丰富,表面上看是四个规律,其实在不同的情况下表现为不同的定理。就先说这些吧,现在一定明白了吧?
麦氏点 McBurney 点,阑尾根部的体表投影,通常以脐与右侧髂前上棘连线的中、外1 McBurney点及Lanz点
/3交点为标志。 有时也以左、右骼前上棘连线的中、右1/3交点(Lanz点)表示。 麦氏点的压痛及反跳痛是临床上急性阑尾炎的重要体征。
麦克斯韦方程组(英语:Maxwell's equations),是英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成:描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。
从麦克斯韦方程组,可以推论出光波是电磁波。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。从这些基础方程的相关理论,发展出现代的电力科技与电子科技。
麦克斯韦1865年提出的最初形式的方程组由20个等式和20个变量组成。他在1873年尝试用四元数来表达,但未成功。现在所使用的数学形式是奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯于1884年以矢量分析的形式重新表达的。
麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的:
高斯定律描述电场是怎样由电荷生成。电场线开始于正电荷,终止于负电荷。计算穿过某给定闭曲面的电场线数量,即其电通量,可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。更详细地说,这定律描述穿过任意闭曲面的电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。
高斯磁定律表明,磁单极子实际上并不存在于宇宙。所以,没有磁荷,磁场线没有初始点,也没有终止点。磁场线会形成循环或延伸至无穷远。换句话说,进入任何区域的磁场线,必需从那区域离开。以术语来说,通过任意闭曲面的磁通量等于零,或者,磁场是一个螺线矢量场。
法拉第感应定律描述含时磁场怎样生成(感应出)电场。电磁感应在这方面是许多发电机的运作原理。例如,一块旋转的条形磁铁会产生含时磁场,这又接下来会生成电场,使得邻近的闭循环因而感应出电流。
麦克斯韦-安培定律阐明,磁场可以用两种方法生成:一种是靠电流(原本的安培定律),另一种是靠含时电场(麦克斯韦修正项)。在电磁学里,麦克斯韦修正项意味着含时电场可以生成磁场,而由于法拉第感应定律,含时磁场又可以生成电场。这样,两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间(更详尽细节,请参阅条目电磁波方程)。
方程组汇览
采用不同的单位制,麦克斯韦方程组的形式会稍微有所改变,大致形式仍旧相同,只是不同的常数会出现在方程内部不同位置。国际单位制是最常使用的单位制,整个工程学领域都采用这种单位制,大多数化学家也都使用这种单位制,大学物理教科书几乎都采用这种单位制。其它常用的单位制有高斯单位制、洛伦兹-赫维赛德单位制(Lorentz-Heaviside units)和普朗克单位制。由厘米-克-秒制衍生的高斯单位制,比较适合于教学用途,能够使得方程看起来更简单、更易懂。稍后会详细阐述高斯单位制。洛伦兹-赫维赛德单位制也是衍生于厘米-克-秒制,主要用于粒子物理学;普朗克单位制是一种自然单位制,其单位都是根据大自然的性质定义,不是由人为设定。普朗克单位制是研究理论物理学非常有用的工具,能够给出很大的启示。在本段落里,所有方程都采用国际单位制。
这里展示出麦克斯韦方程组的两种等价表述。第一种表述将自由电荷和束缚电荷总和为高斯定律所需要的总电荷,又将自由电流、束缚电流和电极化电流总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。这种表述采用比较基础、微观的观点。这种表述可以应用于计算在真空里有限源电荷与源电流所产生的电场与磁场。但是,对于物质内部超多的电子与原子核,实际而言,无法一一纳入计算。事实上,经典电磁学也不需要这么精确的答案。
第二种表述以自由电荷和自由电流为源头,而不直接计算出现于介电质的束缚电荷和出现于磁化物质的束缚电流和电极化电流所给出的贡献。由于在一般实际状况,能够直接控制的参数是自由电荷和自由电流,而束缚电荷、束缚电流和电极化电流是物质经过极化后产生的现象,采用这种表述会使得在介电质或磁化物质内各种物理计算更加简易。
需要注意的是:麦克斯韦方程组中有B、E两个矢量未知量,共6个未知分量;方程个数是8个(散度是标量,所以两个高斯定律是两个方程;旋度是矢量,法拉第电磁感应定律和安培定律是6个方程;加起来共8个方程),两者并不相等。
麦克斯韦方程组通常应用于各种场的“巨观平均”。当尺度缩小至微观(microscopic scale),以至于接近单独原子大小的时侯,这些场的局部波动差异将变得无法忽略,量子现象也会开始出现。只有在巨观平均的前提下,物理量像物质的电容率和磁导率才会得到有意义的定义值。
最重的原子核的半径大约为7飞米(7× 10^(−15)米)。所以,在经典电磁学里,微观尺度指的是尺寸的数量级大于10^(−14)米。满足微观尺度,电子和原子核可以视为点电荷,微观麦克斯韦方程组成立;否则,必需将原子核内部的电荷分布纳入考量。在微观尺度计算出来的电场与磁场仍旧变化相当剧烈,空间变化的距离数量级小于10^(−10)米,时间变化的周期数量级在10^(−17)至10^(−13)秒之间。因此,从微观麦克斯韦方程组,必需经过经典平均运算,才能得到平滑、连续、缓慢变化的巨观电场与巨观磁场。巨观尺度的最低极限为10^(−8)米。这意味着电磁波的反射与折射行为可以用巨观麦克斯韦方程组来描述。以这最低极限为边长,体积为10^(−24)立方米的立方体大约含有106个原子核和电子。这么多原子核和电子的物理行为,经过经典平均运算,足以平缓任何剧烈的涨落。根据可靠文献记载,经典平均运算只需要在空间作平均运算,不需要在时间作平均运算,也不需要考虑到原子的量子效应。
最早出现的麦克斯韦方程和其相关理论是为巨观物质设计的,是一种现象学。在那时候,物理学者并不清楚造成电磁现象的基本原因。后来,按照物质的粒子绘景,才推导出微观麦克斯韦方程。二十世纪前半期,在量子力学、相对论、与粒子物理学领域的突破与发展,其崭新理论与微观麦克斯韦方程组相结合,成为建立量子电动力学的关键基石。这是物理学中最准确的理论,所计算出的结果能够精确地符合实验数据。
是不是麦克斯韦方程啊
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谭奔马来: 麦克斯韦方程组,是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组.它含有四个方程,不仅分别描述了电场和磁场的行为,也描述了它们之间的关系.其核心思想是:变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的,它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场(也是电磁波的形成原理).麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来,建立了完整的电磁场理论体系.这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组.方程组的具体表述有微分和积分两种形式,你有兴趣可以百度一下.
甘泉县17519475771: 麦氏方程组是建立在哪些实验规律的基础上的? ?
谭奔马来: 法拉第电磁感应定理、毕奥_萨伐尔定律、电荷守恒定律、真空中静电场的基本规律等实验规律.
甘泉县17519475771: 麦克斯韦方程是什么 - ?
谭奔马来: 麦克斯韦方程组就四个公式,分别是 1.∮D·dS = ∫rdV = q 2.∮E·dL = -∫(B关于t的偏导)·dS (抱歉,打不出偏导数符号) 3.∮B·dS = 0 4.∮H·dl = ∫(j+D关于t的偏导)·dS 解释: 1.表示真空中,通过球面电场强度的通量等于球面所包围的电荷q 2.表征任意电场中,电场强度E沿任意闭合路径的线积分(即环流)等于磁感应强度变化率在闭合路径所围成的面上的积分负值,静电场中等于零. 3.表征通过任意闭合曲面的磁通量必等于零. 4.表征磁场强度H沿任意闭合回路的环流等于穿过此闭合回路所围曲面的全电流.
甘泉县17519475771: 什么是麦克斯韦方程? - ?
谭奔马来: 关于热力学的方程,详见“麦克斯韦关系式”.麦克斯韦方程组(英语:Maxwell's equations)是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组.它含有四个方程,不仅分别描述了电场和磁场的行为,也描述了它们之间的关系.自己百度一下吧!
甘泉县17519475771: 什么是麦克斯韦方程组?它的内容是? - ?
谭奔马来:[答案] 麦克斯韦方程组 Maxwell's equation内容麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与磁场的四个基本方程. 麦克斯韦 方程组的微分形式,通常称为麦克斯韦方程.在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不可分割的整...
甘泉县17519475771: ...给的评价非常高,在改变人类的公式排名中,麦氏方程排名第一,爱因斯坦大名鼎鼎的质能公式只排第四,我想看一下到底这个克斯韦方程组是什么,就是... - ?
谭奔马来:[答案] 额……难道管理不用学高数么~我不知道啦……我才高二,不过我把高数和大学物理都学完了,这个方程组嘛……算是比较复杂的偏微分方程吧~微分方程真的和小学的方程很不同……方程中表示的是一个函数(在个方程组中是多元函数)的一些局部...
甘泉县17519475771: 麦克斯方程组的物理意义 - ?
谭奔马来: 以数学形式,充分揭示了电场与磁场的相互转换性,并给出了相互转换的关系表达式.解释了电场与磁场在更高意义上的统一,并对这样的统一以方程组的形式做了说明.
甘泉县17519475771: 最基本的电磁规律有哪些? - ?
谭奔马来: 最基本的电磁规律就是麦克斯韦方程组,涉及电磁学的任何公式都可以由麦氏方程组推导得出.根据麦氏方程组得到的电磁波的速度跟光速一样,因此他才这么推断的
甘泉县17519475771: 麦克斯韦方程组的具体内容是????
谭奔马来: 麦克斯韦方程组 关于静电场和稳恒磁场的基本规律,可总结归纳成以下四条基本定理: 静电场的高斯定理: 静电场的环路定理: 稳恒磁场的高斯定理: 磁场的安培环路定理: 上述这些定理都是孤立地给出了静电场和稳恒磁场的规律,对变化...
甘泉县17519475771: 麦克斯韦方程组的由来 - ?
谭奔马来: 麦克斯韦方程组是在经典物理学达到鼎盛时期,在发现电磁现象后,麦克斯韦在前人基础上总结和整理的一套方程组.该方程组全面解释了电磁现象原理.