电磁场理论调研报告

电磁场理论调研报告

问:电磁场理论的概述
  1. 答:人们注意到电磁现象首先是从它们的力学效应开始的。库仑如滑碧定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。 A.-M.安培等人又发现电流元之间的作用力也符合平方反比关系,提出了安培环路定律。基于这与牛顿万有引力定律十分类似,S.D.泊松、C.F.高斯等人仿照引力理论,对电磁现象也引入了各种场矢量,如电场强度、电通量密度(电位移矢量)、磁场强度、磁通密度等,并将这些量表示为空间坐标的函数。但是当时对这些量仅是为了描让穗述方便而提出的数学手段,实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。直到M.法拉第,他认为场是真实的物理存在,电力或磁力是经过场中的力线逐步传递的,最终才作用到电荷或电流上。他在1831年发现了著名的电磁感应定律,并用磁力渣举线的模型对定律成功地进行了阐述。1846年,M.法拉第还提出了光波是力线振动的设想。J.C.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想,仿照流体力学中的方法,采用严格的数学形式,将电磁场的基本定律归结为4个微分方程,人们称之为麦克斯韦方程组。在方程中麦克斯韦对安培环路定律补充了位移电流的作用,他认为位移电流也能产生磁场。根据这组方程,麦克斯韦还导出了场的传播是需要时间的,其传播速度为有限数值并等于光速,从而断定电磁波与光波有共同属性,预见到存在电磁辐射现象。静电场、恒定磁场及导体中的恒定电流的电场,也包括在麦克斯韦方程中,只是作为不随时间变化的特例。
问:电磁场理论的主要研究领域?
  1. 答:电磁场理论是麦克斯韦创立的,麦克斯韦提出了两个假设:
    变化的磁场可产生涡旋电场 变化的电场(位移电流)可产生磁场
    以上就是电磁场理论的基础。
    电磁场理论主要研究的就是电和磁这两个方面的关系。
    麦克斯韦方程组
    对静电场和稳恒磁场有碰伍悄
    静电场的高斯定理
    静电场的环路定律
    稳恒磁场的高斯定理
    稳恒磁场的安培环路定律
    空间既有静电场和稳恒磁场,又有变化的电场和变化的磁场
    麦克斯韦把这些关系用数学的方式表达出来,就是麦克斯韦方程组
    麦克斯韦方程组的微分形式
    物理意义概括:
    方程1:任何闭合曲面的电位移通量只与该闭合橘轮曲面内自由电荷有关,同时反映了变化的磁场所产生的电场总是涡旋状的 ----电场的高斯定理
    方程2:变化的磁场产生涡旋电场,即变化的磁场总与电场相伴
    ----法拉弟电磁感应定律
    方程3:任何形式产生的磁场都是涡旋场,磁力线都是闭合的
    ----磁场的高斯定理
    方程4:全电流与磁场的关系,揭示了变化电场产生涡旋磁场的规律,即变化的电场总与磁场相伴 ----全电流定律
    在各向笑渣同性介质中,电磁场量之间有如下的关系
    根据麦克斯韦方程组、电磁场量之间关系式、初始条件及电磁场量的边界条件,可以确定任一时刻介质中某一点的电磁场
问:电磁场原理
  1. 答:电磁场原理有库仑定律、法拉第电磁感应定律、麦克斯韦方程组和电磁波理论等。
    1、库仑定律
    库伦定律是描述带电粒子间相互作用力的大小与距离的关系。库仑定律表达了电荷数量、正负性、距离等因素对电荷间相互作用力大小的影响。
    2、法拉第电磁感应定律
    法拉第电磁感应定律描述导体内移动导电电荷所产生磁场变化引起的电动势大小与磁通量变化的速率成正比。从袜斗而描述了电磁现象之间的关联。
    3、麦克斯韦方程组
    麦克斯韦方程组由四个部分组成,用于全面描述和计算电场和磁场的行为。它密切关联了电荷间相答缓互作用、磁铁的磁场效应、以及电磁波的传播等物理现象。
    4、电磁波理论
    电磁波理论描述了当电场和磁场发生快速的变化时,这些变化会以电磁波的形式以真空中的光速传递。 这个理论揭示了许多现实中的电磁现象,例如无线电通信和可见光的传播。
    电磁场介绍及具体应用:
    1、电磁场原理是解释电和磁现象的基本原理。这些原理描述了电荷与导体之间的相互作用,电磁波的传播性质以及其它相关物理现象,这些都对于人们理解电磁现象的本质以及应用场景至关重要。电磁场作为一种重要的物理现象在各个领域得到了广泛应用。
    2、电磁场应用在通信领域,比如无线通信中的的蜂窝手机、卫星通讯系统等均利用了电磁波传播特性。例如,当手机用户拨打电话时,话音通过天线转化为电磁信号,以一定频率的电磁波传输至基站接收并处理,之后再转发至目标用户,从而实现通信。
    3、电磁场应用在医学领域,比如核磁共振成像( MRI) 是以原子核中的电子运动产生旋转的磁场特性为基础工作的医学影像检测技术,MRI利用告举磨了电磁场对人体组织产生的物理作用,通过对人体各部位进行扫描和探测来达到诊断、治疗的目的。
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