关于 电磁场 的一些牛人牛律

现代通信行业的发展离不开电磁场，无论1G模拟，2G数字，3G宽带，4G LTE还是5G MassiveMIMO， 都是基于电磁波作为最基础的承载形式。话说，有没有将来脱离电磁场？不知量子通信到底能不能发展到民用？

作为时代的最强音，我们一起来回顾一下电磁场的那些牛人牛律们。

一    库仑 VS 库伦定律

他在1785年到1789年之间，通过精密的实验对电荷间的作用力作了一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表了很多相关的文章。他在1785年用扭秤推导出两静止电荷间相互作用力的定律(现称库仑定律)。他指出地磁场对磁铁作用的力偶同偏差角的正弦成正比，建立了磁体在磁场中运动方程并根据振动周期求出磁矩。他在电磁学方面的主要著作有《电气与磁性》7卷，1785～1789年出版。国际单位制中电荷[量]的单位库[仑]即以其姓氏命名。

库仑定律（Coulomb's law）是静止点电荷相互作用力的规律。1785年法国科学家C,-A.de库伦由实验得出，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。

二  奥斯特 VS 电磁效应

1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载 流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其 他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等——正式向学术界宣告发现了电流磁效应。^[3]

三 安培 VS 安培定则

安德烈·玛丽·安培（André-Marie Ampère，1775年1月20日 — 1836年6月10日），里昂人，法国物理学家、化学家和数学家。安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究，他被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”^[1] 。在电磁作用方面的研究成就卓著。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。

奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。

四 法拉第 VS 电磁感应定律

1831年8月，法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈，其一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针，另一与电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现，合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到，这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验，把产生感应电流的情形概括为5 类：变化的电流 ，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体，并把这些现象正式定名为电磁感应。进而，法拉第发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比，他由此认识到，感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的，即使没有回路没有感应电流，感应电动势依然存在。

五  毕奥-萨伐尔定律

毕奥-萨伐尔定律是由H.C.奥斯特实验（见电流磁效应）引起的，这个实验表明，长直载流导线对磁极的作用力是横向力。为了揭示电流对磁极作用力的普遍定量规律，J.B.毕奥和F.萨伐尔认为电流元对磁极的作用力也应垂直于电流元与磁极构成的平面，即也是横向力。他们通过长直和弯折载流导线对磁极作用力的实验，得出了作用力与距离和弯折角的关系。在P.S.M.拉普拉斯的帮助下，经过适当的分析，得到了电流元对磁极作用力的规律。根据近距作用观点，它被理解为电流元产生磁场的规律。

电流元Idl 在空间某点P处产生的磁感应强度 dB 的大小与电流元Idl 的大小成正比，与电流元Idl 所在处到 P点的位置矢量和电流元Idl 之间的夹角的正弦成正比， 而与电流元Idl 到P点的距离的平方成反比。

七 高斯  VS 高斯定律

约翰·卡尔·弗里德里希·高斯（德语：Johann Carl Friedrich Gauß;  ，英语：Gauss，拉丁语：Carolus Fridericus Gauss，1777年4月30日－1855年2月23日），生于布伦瑞克，卒于哥廷根。德国著名数学家、物理学家、天文学家、几何学家，大地测量学家。享有“数学王子”的美誉。

高斯定律（Gauss' law）：在静电场中，穿过任一封闭曲面的电场强度通量只与封闭曲面内的电荷的代数和有关，且等于封闭曲面的电荷的代数和除以真空中的电容率。

该定律表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。静电场中通过任意闭合曲面（称高斯面）S 的电通量等于该闭合面内全部电荷的代数和除以真空中的电容率，与面外的电荷无关

八 麦克斯韦方程组

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831年6月13日〜1879年11月5日），出生于苏格兰爱丁堡，英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。1831年6月13日生于苏格兰爱丁堡，1879年11月5日卒于剑桥。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理，毕业于剑桥大学。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授，最后是在剑桥大学任教。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。

麦克斯韦方程组乃是由四个方程共同组成的：

1. 高斯定律：该定律描述电场与空间中电荷分布的关系。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。
2. 高斯磁定律：该定律表明，磁单极子实际上并不存在。所以，没有孤立磁荷，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，磁场是一个无源场。
3. 法拉第感应定律：该定律描述时变磁场怎样感应出电场。电磁感应是制造许多发电机的理论基础。例如，一块旋转的条形磁铁会产生时变磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭合电路因而感应出电流。
4. 麦克斯韦-安培定律：该定律阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠传导电流（原本的安培定律），另一种是靠时变电场，或称位移电流（麦克斯韦修正项）。

站在巨人的肩膀上，我们能够看得更远。和牛人做朋友，我们也会Nibility起来。

来源：射频学堂

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