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          電磁場
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          電磁場

          電磁場

          時間:2019-02-02 | 作者:電磁場

          一、電磁場的定義
            電可以生成磁,磁也能帶來電,變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場,這就是電磁場。
            在電磁學里,電磁場(electromagnetic field)是一種由帶電物體產生的一種物理場。在電磁場中的帶電物體會感受到電磁場的作用力,其相互作用可以用麥克斯韋方程和洛倫茲力定律來描述。

          矢量場的赫姆霍茲定理

          二、電磁場的產生
            電磁場可由變速運動的帶電粒子引起,也可由強弱變化的電流引起,不論原因如何,電磁場總是以光速向四周傳播,形成電磁波。
            電磁場是電磁作用的媒遞物,具有能量和動量,是物質存在的一種形式。
            電磁場的性質、特征及其運動變化規律由麥克斯韋方程組確定。


          三、電磁場的認知過程
            人們很早就接觸到電和磁的現象,并知道磁棒有南北兩極。在18世紀,發現電荷有兩種:正電荷和負電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥,異性相吸,作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上,力的大小和它們之間的距離的平方成反比。在這兩點上和萬有引力很相似。18世紀末發現電荷能夠流動,這就是電流。但長期以來,人們只是發現了電和磁的現象,并沒有發現電和磁之間的聯系。
            19世紀前期,奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而后安培發現作用力的方向和電流的方向,以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之后,法拉第又發現,當磁棒插入導線圈時,導線圈中就產生電流。這些實驗表明,在電和磁之間存在著密切的聯系。在電和磁之間的聯系被發現以后,人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似,另一些方面卻又有差別。為此,法拉第引進了磁力線的概念,認為電流產生圍繞著導線的磁力線,電荷向各個方向產生電力線,并在此基礎上產生了電磁場的概念。
            19世紀下半葉,麥克斯韋總結了宏觀電磁現象的規律,并引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是:變化著的電場能產生磁場;變化著的磁場也能產生電場。在此基礎上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現象的基本規律。這套方程稱為麥克斯韋方程組,是經典電磁學的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在,其傳播速度等于光速,這一預言后來為赫茲的實驗所證實。于是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現象的規律,肯定了光也是一種電磁波。由于電磁場能夠以力作用于帶電粒子,一個運動中的帶電粒子既受到電場的力,也受到磁場的力,洛倫茲把運動電荷所受到的電磁場的作用力歸結為一個公式,人們就稱這個力為洛倫茨力。描述電磁場基本規律的麥克斯韋方程組和洛倫茨力就構成了經典電動力學的基礎。
            在奧斯特電流磁效應實驗及其他一系列實驗的啟發下,安培認識到磁現象的本質是電流,把涉及電流、磁體的各種相互作用歸結為電流之間的相互作用,提出了尋找電流元相互作用規律的基本問題。為了克服孤立電流元無法直接測量的困難,安培精心設計了4個示零實驗并伴以縝密的理論分析,得出了結果。但由于安培對電磁作用持超距作用觀念,曾在理論分析中強加了兩電流元之間作用力沿連線的假設,期望遵守牛頓第三定律,使結論有誤。上述公式是拋棄錯誤的作用力沿連線的假設,經修正后的結果。應按近距作用觀點理解為,電流元產生磁場,磁場對其中的另一電流元施以作用力。

          邊緣電磁場和耦合場

          四、電磁場的本質
            人們認識到,電磁場是物質存在的一種特殊形式。電荷在其周圍產生電場,這個電場又以力作用于其他電荷。磁體和電流在其周圍產生磁場,而這個磁場又以力作用于其他磁體和內部有電流的物體。電磁場也具有能量和動量,是傳遞電磁力的媒介,它彌漫于整個空間。

          本文關鍵詞:電磁場 電磁場的本質 

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