所以我们下面就来看看Maxwell他的三篇论文 这三篇论文基本上奠定了电磁场理论
他这个文章,三篇前后历时了10年 首先Maxwell第一篇文章1855年
写了论法拉第力线,是从法拉第的工作来讲的
那么1861年他写了论物理力线
然后1865年
最后给出了电磁场的动力学理论,所以前后正好10年
正好10年。三篇论文奠定了电磁理论的
这个基础,历时10年。每篇文章 好几十页,甚至于上百页,所以不是一篇一篇小paper
是经典的,一篇文章几十页 甚至于上百页,都是生是熟了以后拿出来的东西
这跟Cavendish做了一辈子的实验他还觉得需要修改
到临终那个示零实验,就是那个距离平方反比零实验一直还在手边
好像要去发表,但是还不甘心,还希望能够做得更好,这个就是我们
前辈大师的这种科学的追求,那么我们呢简单来介绍一下
这三篇文章的主要内容,第一篇文章 第一篇它分了几部分,第一部分
阐述力线和不可压缩流体之间的类比
这个类比呢就把汤姆森的处理做了重要的发展 也就是说在这篇文章里
Maxwell把电磁学当中的物理量从数学角度加以分类
提出了源和旋的概念 把流体当中的通量和环流移植到电磁学
所以这个都是我们已经学过的东西,为什么我们会去讨论它的通量
环流,那么实际上呢是由类比的事项,把力线和不可压缩的
流体相类比,那么从而呢从数学上把物理量加以分类 然后去讨论把流体当中的通量环流
移植到电磁学里来讨论电场、磁场 那么电力线、磁力线它们的通量环流是什么性质
这是第一,第一部分,第二部分 在第一篇文章第二部分,主要讨论了电磁感应现象
那么法拉第提出了电紧张状态的概念
法拉第他的研究他的文字上就对
这些现象的说明他认为在磁体周围有电紧张状态
但是他对电磁感应的那个没有给出定量表达式
同时也没有区分动生和感生 所以我们在学电磁感应的时候我们讲到动生和感生是Maxwell
区分的,所以说,那么希望去 描述法拉第所说的电紧张状态的强弱程度
从而呢引进了磁矢势a 那么当然这个是受到了诺依曼的
启发,所以把电磁感应 实际上感应电动势呢可以呢写成这个形式
写成这个形式,同时 Maxwell还证明了,他不像诺依曼就把它作为数学符号
他去追究这个a是什么呢?它应该是描述 电紧张状态的强弱程度,也就是对a赋予了
物理的意义,因为你磁铁周周围有电紧张
状态,那么电紧张状态是强是弱用什么来表示呢?用a来表示
它就有它的物理意义,同时他证明了磁感应强度和a的关系
是什么呢?B=▽× a,这个
是Maxwell他找到了磁感应强度和我 引进的这个电紧张状态函数之间的关系
所以他把这个a a的变化率的负值定义为感应电动力
所以这个Maxwell这一项工作呢做得就最后就给a
赋予了物理意义,而a的 随时间变化率的负值就是我们后来学的涡旋电场
当时Maxwell把它叫感应电动力,叫感应电动力
所以我们在讲这些正好把我们过去学的东西呢捋一遍,思想上可以梳理一下
那么1861年它对磁场变化产生 感应电动势的现象做了深入的分析,他认识到
即使不存在导体回路,变化的磁场也 会在周围激发一种场,叫感应电场或者叫涡旋电场
因此呢他就区分了感应电动势 有两类,一类是感生,一类是动生,这也是我们学过的
我们学过的。那么因此我们可以看到区分
感生和动生的意义是很重要的,其实它的意义在于什么地方呢?
把含混的感应电动力明确改称为涡旋电场
发现了一种新的和静电场不同的电场
对吧?我们自从区分了感生跟动生,我们找到了一种推动电荷的力
这种力是非静电力,叫涡旋电场力 它不是静电力,但是它也是电场力
对吧?它也是电场力,而且这个电场是矢量场
电荷在其中受力,而且它是无源有旋的
跟过去讲的静止电荷产生的电场是 完全不同的,这是区分感生和动生非常重要的一个
意义,很重要。如果不去做这件 事情,也许你根本不知道还有这样一种电场存在
应该说场是一定空间连续分布的,涡旋电场作为一种矢量场
并不局限于某个规定的曲面周界上 所以把电动力改称为涡旋电场可以避免可能的误会
如果是力,那么它一定是有作用范围的
而场呢是应该是一个分布,所以呢我们说呢应该说把
电动力感应电动力改叫改称叫涡旋电场是非常正确的
非静电力里边只有涡旋电场力
是一种场的分布,就是说涡旋电场力它是很特殊的,是很特殊的
那么涡旋电场又是由变化的磁场产生的 因此揭示了电场和磁场的内在联系
因此我们说区分感生和动生它的意义是很重大的,至少让我们了解了
磁场和电场之间的关系,而且让我们拓宽了对场的认识,电场不仅仅由电荷产生的
还有磁场变化而产生的电场 这就人们对自然界的认识又向前跨进了一步
又跨进了一步,所以我们说我们现在学过了感应,那个电磁感应
那么我们知道有一种力,有一种场叫涡旋电场 它就是因为区分了动生和感生得来得来的电场
第一篇文章的第三部分他提出了 变化的磁场产生涡旋电场
那么反过来,变化的电场会得到什么呢?所以这个
就是位移电流,就是说变化的磁场产生了
涡旋电场在电磁感应部分讲了,那么反过来 电场变化会得到什么呢?那么这个位移电流
为何物?紧接下去我们会来讲电磁场的时候 会提到位移电流这件事情
那么这个是它的第一篇文章 三部分,这三部分应该说基本上把
电磁,就电场和磁场的内容梳理清楚了 用场论的方法把物理量都区分了
基本的规律都奠定了,都都写出来了,但是还有一些问题