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电磁统一论

 toujingshuxue 2018-08-28
(1)人类对电磁现象的接触和认识是非常早的,最初认为电和磁是互不相关的。1800年意大利物理学家伏达公布了在1795-1796年间发现的电池原理;到1819年,奥斯特发现电流(通电线圈)对磁针的作用;1820年安培发现磁铁对电流(通电导体)的作用,才开始认识到电和磁的联系,并提出了分子电流的假说。1831年法拉第在之前花了十年的时间终于发现和总结出电磁感应定律,完成了电流产生磁场的逆过程,即用变化的磁场产生电流。
(2)法拉第最先提出电场和磁场的观点,认为电力和磁力两者都是通过场而起作用的。在此基础之上,麦克斯韦终于在1865年建立了系统的电磁场理论。麦克斯韦首先根据导线传导电流与电容位移电流(变化的电场)产生磁场的统一性,提出变化的电场产生磁场的观点,并认为法拉第的电磁感应定律,其实质是变化的磁场产生涡旋电场(线圈自感原理),从而将电磁场的性质统一归纳为麦克斯韦方程组,形成体系完整的电磁场理论。

(3)电磁统一规律:①电流(电场增大)产生磁场是右手系,为正项;②磁流(磁场增大)产生电场是左手系,为负项。

(4)电磁场理论的一个重要成就,就是揭示了电磁波的传播速度与实验测出的光速相等。这既证明了光是一种电磁波,又导致了无线电波的发现。
(5)必须指出,麦克斯韦电磁场理论是从宏观的电磁现象总结出来的经验定律,与牛顿经典力学一样,只在宏观实验所能达到的范围内适用。麦克斯韦理论的进一步发展,一是把麦克斯韦方程推广到高速领域,二是麦克斯韦方程推广到分子和原子的微观领域中去。人们发现麦克斯韦方程在高速领域仍是正确的,但在微观领域中并不完全适用,因而现代发展了更普的量子力学。宏观电磁理论可以看作量子力学在大范围条件下的近似规律,正象牛顿经典力学是相对论力学在低速条件下的近似规律一样,都是在一定条件下的相对真理。
(6)麦克斯韦方程组是爱因斯坦相对论的发源地。

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