我眼中的麦克斯韦方程组

发布时间:2017-08-13     来源:未知 查看:打印  关闭
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2017-08-12 21:03 起源:算法与数学之美

原题目:我眼中的麦克斯韦方程组

这世上有许多事件都是统一的。

牛顿用万有引力定律把天上和地上的事情统一起来了。

爱因斯坦把高速的和低速的,时间和空间,以及质量和能量统一起来了。

当然在这两个人之间,对物理学奉献最大的就是麦克斯韦了。他把整个电磁场理论用四个方程式表示出来了你敢信???学了那么一本厚厚的电磁学终极只剩下这四个方程组你服不服???

现在还有多少人整天是靠这方程组吃饭的。。。。

先讲积分形式

记住!!四个方程组分开就是!!!!!安培环路定理,法拉第电磁感应定律,磁场高斯定理,电场高斯定理!!!!

实在要一个个看起来仍是比较轻易看懂的

我们先来看一下3和4。

第3式,应该是最简单的,它表现经过任意闭合曲面的磁通量等于零。这个很容易懂得吧。这世上不存在磁单极子,也就是说,有N就有S,磁场线永远是闭合的。这点是和电子最大的不同。

第4式,这个也很显著,这就是电场的高斯定理啊。经过任意闭合曲面的电通量等于里面的电荷总量。

其实第3式也叫磁场高斯定理,不外好像一般人都不在意因为你们解题根本没用过。

有没有觉得3和4长得很像,没错,这两个式子就直接解释了磁场和电场的实质,磁场一定是闭合的,而电场却能够是发散的。

这也就是电磁不完全对称的说明,不存在单一的磁子,但却存在单一的电荷,好比你可以有离开的正电荷负电荷,却无法分成正磁子和负磁子。

再来看第2式,是不是觉得很熟习,这不是法拉第电磁感应定律么,换句话讲就是磁能生电啊,变化的磁场能产生电场。是不是觉得很有希望?是不是感到你解题的时候好像用过???没错,就是这么简略。

最后是第1式,这个式子看起来似乎比较难,因为右边有两项,但是仔细一看,哇靠,这你是不是也学过了,这不就是安培环路定理么,电能生磁啊,变化的电场能发生磁场,这里有个H比较少见,其实这就是磁场强度,它和磁通量的关系就是H=B/u,u是磁介质。

右边有两项,而这里解释一下全电流的概念,全电流包含传导电流和位移电流,如果不深究的话,可以这么理解,传导电流就是在导线里面的电流,反正就是你接一个回路,里面的电流就是传导电流。而位移电流你可以理解成是变化的电场产生的电流,可以存在在任何处所,真空,导体都可以。

那么我们现在回过头来看右边第一项,就是我方才说的传导电流,第二项就是位移电流。两个加起来就是这个面积里面的全电流。

1和2也是两个相似的式子,就是电生磁,磁生电的关联。

有木有认为很奥妙。电磁学乃至整个物理学就是这么巧妙。我相信总有一天会有一个大一统的实践来解释整个物理学!!!

假如没有上帝,怎么解释如斯完美的方程?这组公式融会了电的高斯定律、磁的高斯定律、法拉第定律以及安培定律。比较谦逊的评估是:“一般地,宇宙间任何的电磁现象,皆可由此方程组解释。”到后来麦克斯韦仅靠纸笔演算,就从这组公式预言了电磁波的存在。”

我们不是总喜欢编一些故事,比方爱因斯坦小时候因为某一刺激从而走上了奋发学习、报效祖国的道路么?事实上,这个刺激就是你看到的这个方程组。也正是因为这个方程组完美统一了整个电磁场,让爱因斯坦始终想要以同样的方式统一引力场,并将宏观与微观的两种力放在统一组式子中:即著名的“大一统理论”。爱因斯坦直到去世都没有走出这个隧道,而如果一旦走出去,我们将会在隧道另一头看到上帝自己。

最后,向麦克斯韦男神致敬!!!

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