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大学物理高斯定理公式 静电场的高斯定理

公式定理高斯

静电场高斯定理(大学物理高斯定理公式)2021-07-12 16: 30滤镜
麦克斯韦方程组(英文:Maxwell's equations)是英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪建立的一组偏微分方程，用来描述电场、磁场、电荷密度和电流密度之间的关系 。
从麦克斯韦方程组可以推断电磁波在真理空中以光速传播，进而可以做出光是电磁波的猜想 。麦克斯韦方程和洛仑兹力方程是经典电磁学的基本方程 。从这些基本方程的相关理论出发，发展了现代电力技术和电子技术 。
在麦克斯韦诞生之前的半个多世纪，人类对电磁现象的认识已经取得了巨大的进步 。1785年，法国物理学家查尔斯·a·库仑(Charles A. Coulomb)根据扭秤的实验结果，建立了库仑定律来解释两点电荷之间的相互作用力 。1820年，汉斯·克里斯钦·奥斯特发现电流可以偏转磁针，从而将电与磁联系起来 。此后，安德烈·玛丽·安培研究了电流之间的相互作用，提出了许多重要概念和安培环路定律 。m .法拉第在很多方面都做出了杰出的贡献，尤其是1831年发表的电磁感应定律，是电机、变压器等设备的重要理论基础 。
1845年总结了关于电磁现象的三个基本实验定律:库仑定律(1785年)、毕奥-萨伐尔定律(1820年)和法拉第电磁感应定律(1831-1845年) 。法拉第的“电力线”和“磁力线”(现在也叫“电场线”和“磁感应线”) 。1855年至1865年，麦克斯韦在全面考察库仑定律、毕奥-萨伐尔定律和法拉第定律的基础上，将数学分析方法引入电磁学的研究领域，由此诞生了麦克斯韦电磁理论 。
在麦克斯韦之前，所有关于电磁现象的理论都是基于超距作用的概念 。他们认为带电体、磁化体或载流导体之间的相互作用可以超越中间介质直接进行并立即完成，即电磁扰动的传播速度是无限的 。当时只有法拉第一个人不同意 。他认为这些相互作用都与中间媒介有关，都是通过中间媒介的传递来进行的，也就是他提倡的及物性理论 。
继承法拉第的观点，参考流体力学的模型，应用严谨的数学形式，我们总结了前人的工作，提出了位移电流的假设，扩展了电流的含义，把电磁场的基本定律归结为四个微分方程，就是著名的麦克斯韦方程组 。他分析了这组方程组，预见了电磁波的存在，得出电磁波的传播速度是有限的(接近光速)，光也是一定频率的电磁波 。他在题为《论电和磁》的论文中写道，所有这些 。
1887年，H. R .赫兹用实验方法产生并探测到电磁波，证实了麦克斯韦的预见 。1905-1915年，阿尔伯特·爱因斯坦的相对论进一步论证了时间、空、质量、能量、运动之间的关系，表明电磁场是物质的一种形式，传递性理论得到了认可 。
麦克斯韦方程由四个方程组成:
高斯定律:
这个定律描述了空中电场与电荷分布的关系 。电场线以正电荷开始，以负电荷(或无穷大)结束 。通过计算通过给定封闭曲面的电场线的数量，即它的电通量，就可以知道这个封闭曲面所包含的总电荷 。更具体地说，这个定律描述了通过任何封闭表面的电通量和这个封闭表面中的电荷之间的关系 。
高斯磁性定律:
这个定律表明磁单极子实际上并不存在 。所以没有孤立的磁荷，磁力线没有起点和终点 。磁场会形成一个圈或者延伸到无穷远 。换句话说，进入任何区域的磁力线都必须从那个区域离开 。用术语来说，通过任何封闭曲面的磁通量都等于零，或者说磁场是无源场 。
法拉第感应定律:
这个定律描述了时变磁场如何感应电场 。电磁感应是制造很多发电机的理论基础 。比如旋转的条形磁铁会产生时变磁场，时变磁场又会产生电场，这样相邻的闭合电路就会感应出电流 。
麦克斯韦-安培定律:
该定律指出，磁场可以通过两种方式产生:一种是通过传导电流(原始安培定律)，另一种是通过含时电场，或位移电流(麦克斯韦的修正项) 。
在电磁学中，麦克斯韦修正项是指时变电场可以产生磁场，由于法拉第感应定律，时变磁场可以产生电场 。这样，两个方程理论上允许自持电磁波在空之间传播 。
麦克斯韦电磁场理论的要点可以归纳如下:
(1)几分钟的带电体或电流，它们之间所有的电和磁效应都是通过它们之间的中间区域传递的，不管中间区域是真实的空还是固体物质 。
②电能或磁能不仅存在于带电体、磁化体或有电流的物体中，大部分都分布在周围的电磁场中 。
③如果导体组成的电路中出现中断，电路中的传导电流将被电介质中的位移电流所补偿，即整个电流是连续的 。并且位移电流和产生的磁场之间的关系与传导电流的关系相同 。

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