麦克斯韦(Maxwell)方程组各个物理量介绍

1、麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的: HYPERLINK /wiki/%E9%AB%98%E6%96%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B o 高斯定律 高斯定律描述电场是怎样由电荷生成。 HYPERLINK /wiki/%E5%A0%B4%E7%B7%9A o 场线 电场线开始于正电荷，终止于负电荷。计算穿过某给定 HYPERLINK /wiki/%E6%9B%B2%E9%9D%A2 o 曲面 闭曲面的 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E5%A0%B4%E7%B7%9A o 电场线 电场线数量，即其 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E9%80%

2、9A%E9%87%8F o 电通量 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 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E9%80%9A%E9%87%8F o 电通量 电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。 HYPERLINK /wiki/%E9%AB%98%E6%96%AF%E7%A3%81%E5%AE%9A%E5%BE%8B o 高斯磁定律 高斯磁定律说明，磁单极子实际上并不存在于宇宙。所以，没有磁荷， HYPERLINK /wiki/%E5%A0%B4%E7%B7%9A o 场线 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

3、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 HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E9%80%9A%E9%87%8F o 磁通量 磁通量等于零，或者，磁场是一个 HYPERLINK /wiki/%E8%9E%BA%E7%B7%9A%E5%90%91%E9%87%8F%E5%A0%B4 o 螺线矢量场 螺线矢量场。 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E6%8B%89%E7%AC%AC%E6%84%9F%E6%87%89%E5%AE%9A%E5%BE%8B o 法拉第感应定律 法拉第感应定律描述含时磁场怎样生成感应出电场。 H

4、YPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E6%84%9F%E5%BA%94 o 电磁感应 电磁感应在这方面是许多 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%91%E7%94%B5%E6%9C%BA o 发电机 发电机的运作原理。例如，一块旋转的条形 HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E9%90%B5 o 磁铁 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。 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%AE%9A%E5%BE%8B l .E5.8E.9F.E6.9C.AC.E5.AE.9

5、A.E5.BE.8B.E7.9A.84.E5.BB.B6.E4.BC.B8.EF.BC.9A.E9.A6.AC.E5.85.8B.E5.A3.AB.E5.A8.81-.E5.AE.89.E5.9F.B9.E6.96.B9.E7.A8.8B.E5.BC.8F o 安培定律 麦克斯韦-安培定律说明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流原本的 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%AE%9A%E5%BE%8B o 安培定律 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

6、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 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F o 电磁波方程 电磁波方程。自由空间:在 HYPERLINK /wiki/%E8%87%AA%E7%94%B1%E7%A9%BA%E9%96%93 o 自由空间 自由空间里，不需要考虑介电质或磁化物质的问题。假设源电流和源电荷为零，那么麦克斯韦方程组变为:、。对于这方程组，平面行进 HYPERLINK /wiki/%E6%AD%A3%E5%BC%A6%E6%9B%B2%E7%

7、B7%9A o 正弦曲线 正弦波是一组解。这解答波的电场和磁场相互垂直，并且分别垂直于平面波行进的方向。电场与磁场同 HYPERLINK /wiki/%E7%9B%B8%E4%BD%8D o 相位 相位地以光速传播 HYPERLINK /zh-cn/%E9%BA%A6%E5%85%8B%E6%96%AF%E9%9F%A6%E6%96%B9%E7%A8%8B%E7%BB%84 l cite_note-28 ：。仔细地观察麦克斯韦方程组，就可以发现这方程组很明确地解释了电磁波怎样传播于空间。根据法拉第感应定律，时变磁场会生成电场；根据麦克斯韦-安培定律，时变电场又生成了磁场。这不停的循环使得电磁波

8、能够以光速传播于空间。第一种表述:将 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E6%A5%B5%E5%8C%96 l .E6.9D.9F.E7.B8.9B.E9.9B.BB.E8.8D.B7 o 电极化 自由电荷 和 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E6%A5%B5%E5%8C%96 l .E6.9D.9F.E7.B8.9B.E9.9B.BB.E8.8D.B7 o 电极化 束缚电荷 总和为高斯定律所需要的总电荷，又将 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%AE%9A%E5%BE%8B l .E9.9B.BB.E6.B5.81

9、.E5.88.86.E9.A1.9E o 安培定律 自由电流、 HYPERLINK /wiki/%E6%9D%9F%E7%B8%9B%E9%9B%BB%E6%B5%81 o 束缚电流 束缚电流 和 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%AE%9A%E5%BE%8B l .E4.BD.8D.E7.A7.BB.E9.9B.BB.E6.B5.81 o 安培定律 电极化电流 总合为麦克斯韦-安培定律内的总电流。这种表述采用比拟根底、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无法纳入计算。事实

10、上， HYPERLINK /wiki/%E7%BB%8F%E5%85%B8%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%AD%A6 o 经典电磁学 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 HYPERLINK /wiki/%E4%BB%8B%E9%9B%BB%E8%B3%AA o 介电质 介电质的束缚电荷和出现于 HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E5%8C%96%E5%BC%B7%E5%BA%A6 o 磁化强度 磁化物质的束缚电流和电极化电流所给出的奉献。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

11、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 HYPERLINK /zh-cn/%E9%BA%A6%E5%85%8B%E6%96%AF%E9%9F%A6%E6%96%B9%E7%A8%8B%E7%BB%84 l cite_note-Jackson_248-6 7。注意：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个方程微观麦克斯韦方程组表格以总电荷和总电流为源头的表述:名称微分形式积分形式高

12、斯定律高斯磁定律法拉第感应定律麦克斯韦-安培定律宏观麦克斯韦方程组表格以自由电荷和自由电流为源头的表述:名称 HYPERLINK /wiki/%E5%81%8F%E5%BE%AE%E5%88%86%E6%96%B9%E7%A8%8B o 偏微分方程 微分形式 HYPERLINK /wiki/%E7%A7%AF%E5%88%86 o 积分 积分形式高斯定律高斯磁定律法拉第感应定律麦克斯韦-安培定律麦克斯韦方程组术语符号表格以下表格给出每一个符号所代表的物理意义，和其单位:符号物理意义国际单位 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E5%A0%B4 o 电场 电场 HYPERLINK

13、 /wiki/%E4%BC%8F%E7%89%B9 o 伏特 Vm， HYPERLINK /wiki/%E7%89%9B%E9%A0%93_(%E5%96%AE%E4%BD%8D) o 牛顿 (单位) N HYPERLINK /wiki/%E5%BA%93%E4%BB%91 o 库仑 C HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E5%A0%B4 o 磁场 磁场 HYPERLINK /wiki/%E7%89%B9%E6%96%AF%E6%8B%89 o 特斯拉 T，Wb/m2， HYPERLINK /wiki/%E4%BC%8F%E7%89%B9 o 伏特 Vsm2 HYPERLIN

14、K /wiki/%E9%9B%BB%E4%BD%8D%E7%A7%BB o 电位移 电位移Cm2，N HYPERLINK /wiki/%E4%BC%8F%E7%89%B9 o 伏特 Vm HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E5%A0%B4 o 磁场 辅助磁场 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9 o 安培 Am HYPERLINK /wiki/%E6%95%A3%E5%BA%A6 o 散度 散度算符m HYPERLINK /wiki/%E6%97%8B%E5%BA%A6 o 旋度 旋度算符对于时间的偏导数s曲面积分的运算曲面m2路径积分的运算路

15、径m微小面元素矢量m2微小线元素矢量m HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E5%B8%B8%E6%95%B8 o 电常数 电常数 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E6%8B%89 o 法拉 Fm HYPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E5%B8%B8%E6%95%B8 o 磁常数 磁常数 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%A8%E5%88%A9_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 亨利 (单位) Hm，NA2 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E6%A5%B5%E5%8C%96 l .E6.9D.9F.

16、E7.B8.9B.E9.9B.BB.E8.8D.B7 o 电极化 自由电荷密度Cm3总 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E8%8D%B7%E5%AF%86%E5%BA%A6 o 电荷密度 电荷密度Cm3在闭曲面里面的 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E6%A5%B5%E5%8C%96 l .E6.9D.9F.E7.B8.9B.E9.9B.BB.E8.8D.B7 o 电极化 自由电荷C在闭曲面里面的总 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E8%8D%B7 o 电荷 电荷C HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E6%B5%81

17、%E5%AF%86%E5%BA%A6 o 电流密度 自由电流密度Am2总 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E6%B5%81%E5%AF%86%E5%BA%A6 o 电流密度 电流密度Am2穿过闭路径所包围的曲面的 HYPERLINK /wiki/%E9%9B%BB%E6%A5%B5%E5%8C%96 l .E6.9D.9F.E7.B8.9B.E9.9B.BB.E8.8D.B7 o 电极化 自由电流A穿过闭路径所包围的曲面的总 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E6%B5%81 o 电流 电流A穿过闭路径所包围的曲面的 HYPERLINK /wiki/%E7

18、%A3%81%E9%80%9A%E9%87%8F o 磁通量 磁通量Tm2，Vs，Wb穿过闭路径所包围的曲面的 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E9%80%9A%E9%87%8F o 电通量 电通量Jm/C穿过闭路径所包围的曲面的电位移 HYPERLINK /wiki/%E9%80%9A%E9%87%8F o 通量 通量C附录： HYPERLINK /wiki/%E5%9B%BD%E9%99%85%E5%8D%95%E4%BD%8D%E5%88%B6 o 国际单位制 国际单位制 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%AD%A6 o 电磁

19、学 电磁学 HYPERLINK /wiki/%E5%9B%BD%E9%99%85%E5%8D%95%E4%BD%8D%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8D%95%E4%BD%8D o 国际单位制根本单位 单位名称符号量纲物理量 HYPERLINK /wiki/%E5%AE%89%E5%9F%B9 o 安培 安培AA HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E6%B5%81 o 电流 电流 HYPERLINK /wiki/%E5%BA%93%E4%BB%91 o 库仑 库仑CAs HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E8%8D%B7%E9%

20、87%8F o 电荷量 电荷量 HYPERLINK /wiki/%E4%BC%8F%E7%89%B9 o 伏特 伏特VJ/C = kgm2s3A1 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%8E%8B o 电压 电压 HYPERLINK /wiki/%E6%AC%A7%E5%A7%86 o 欧姆 欧姆V/A = kgm2s3A2 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E9%98%BB o 电阻 电阻、 HYPERLINK /wiki/%E9%98%BB%E6%8A%97 o 阻抗 阻抗、 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E6%8A%97 o 电

21、抗 电抗 HYPERLINK /wiki/%E6%AC%A7%E5%A7%86 o 欧姆 欧姆 HYPERLINK /wiki/%E7%B1%B3_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 米 (单位) 米mkgm3s3A2 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E9%98%BB%E7%8E%87 o 电阻率 电阻率 HYPERLINK /wiki/%E7%93%A6%E7%89%B9 o 瓦特 瓦特WVA = kgm2s3 HYPERLINK /wiki/%E5%8A%9F%E7%8E%87 o 功率 功率 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E6%8B%8

22、9 o 法拉 法拉FC/V = kg1m2A2s4 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%AE%B9 o 电容 电容 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E6%8B%89 o 法拉 法拉每 HYPERLINK /wiki/%E7%B1%B3_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 米 (单位) 米F/mkg1m3A2s4 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%AE%B9%E7%8E%87 o 电容率 电容率倒 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E6%8B%89 o 法拉 法拉F1kg1m2A2s4倒电容 HYPER

23、LINK /wiki/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 西门子 (单位) 西门子S1= kg1m2s3A2 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%AF%BC o 电导 电导, HYPERLINK /wiki/%E5%AF%BC%E7%BA%B3 o 导纳 导纳, HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E7%BA%B3 o 电纳 电纳 HYPERLINK /wiki/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 西门子 (单位) 西门子每 HYPERLINK /wiki/%E7%B1%B3_(%E5%8D%95%E4%BD%8D) o 米 (单位) 米S/mkg1m3s3A2 HYPERLINK