1樓:權焮榮
麥克斯韋是19世紀偉大的英國物理學家、數學家。2023年11月13日生於蘇格蘭的愛丁堡,自幼聰穎,父親是個知識淵博的律師,使麥克斯韋從小受到良好的教育。10歲時進入愛丁堡中學學習14歲就在愛丁堡皇家學會會刊上發表了一篇關於二次曲線作圖問題的**,已顯露出出眾的才華。
2023年進入愛丁堡大學學習數學和物理。2023年轉入劍橋大學三一學院數學系學習,2023年以第二名的成績獲史密斯獎學金,畢業留校任職兩年。2023年在蘇格蘭阿伯丁的馬裡沙耳任自然哲學教授。
2023年到倫敦國王學院任自然哲學和天文學教授。2023年選為倫敦皇家學會會員。2023年春辭去教職回到家鄉系統地總結他的關於電磁學的研究成果,完成了電磁場理論的經典鉅著《論電和磁》,並於2023年出版,2023年受聘為劍橋大學新設立的卡文迪什試驗物理學教授,負責籌建著名的卡文迪什實驗室,2023年建成後擔任這個實驗室的第一任主任,直到2023年11月5日在劍橋逝世。
2樓:
麥克斯韋(james clerk maxwell 1831--1879)
麥克斯韋是19世紀偉大的英國物理學家、數學家。2023年11月13日生於蘇格蘭的愛丁堡,自幼聰穎,父親是個知識淵博的律師,使麥克斯韋從小受到良好的教育。10歲時進入愛丁堡中學學習14歲就在愛丁堡皇家學會會刊上發表了一篇關於二次曲線作圖問題的**,已顯露出出眾的才華。
2023年進入愛丁堡大學學習數學和物理。2023年轉入劍橋大學三一學院數學系學習,2023年以第二名的成績獲史密斯獎學金,畢業留校任職兩年。2023年在蘇格蘭阿伯丁的馬裡沙耳任自然哲學教授。
2023年到倫敦國王學院任自然哲學和天文學教授。2023年選為倫敦皇家學會會員。2023年春辭去教職回到家鄉系統地總結他的關於電磁學的研究成果,完成了電磁場理論的經典鉅著《論電和磁》,並於2023年出版,2023年受聘為劍橋大學新設立的卡文迪什試驗物理學教授,負責籌建著名的卡文迪什實驗室,2023年建成後擔任這個實驗室的第一任主任,直到2023年11月5日在劍橋逝世。
麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學、統計物理學、光學、力學、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論,將電學、磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一。他預言了電磁波的存在。
這種理論遇見後來得到了充分的實驗驗證。他為物理學樹起了一座豐碑。造福於人類的無線電技術,就是以電磁場理論為基礎發展起來的。
麥克斯韋大約於2023年開始研究電磁學,在潛心研究了法拉第關於電磁學方面的新理論和思想之後,堅信法拉第的新理論包含著真理。於是他抱著給法拉第的理論「提供數學方法基礎」的願望,決心把法拉第的天才思想以清晰準確的數學形式表示出來。他在前人成就的基礎上,對整個電磁現象作了系統、全面的研究,憑藉他高深的數學造詣和豐富的想象力接連發表了電磁場理論的三篇**:
《論法拉第的力線》(2023年12 月至2023年2月);《論物理的力線》(1861至2023年);《電磁場的動力學理論》(2023年12月8日)。對前人和他自己的工作進行了綜合概括,將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數學形式表示出來,經後人整理和改寫,成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。據此,2023年他預言了電磁波的存在,電磁波只可能是橫波,並計算了電磁波的傳播速度等於光速,同時得出結論:
光是電磁波的一種形式,揭示了光現象和電磁現象之間的聯絡。2023年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。麥克斯韋於2023年出版了科學名著《電磁理論》。
系統、全面、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經典物理學的重要支柱之一。在熱力學與統計物理學方面麥克斯韋也作出了重要貢獻,他是氣體動理論的創始人之一。
2023年他首次用統計規律得出麥克斯韋速度分佈律,從而找到了由微觀兩求統計平均值的更確切的途徑。2023年他給出了分子按速度的分佈函式的新推導方法,這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎的。他引入了馳豫時間的概念,發展了一般形式的輸運理論,並把它應用於擴散、熱傳導和氣體內摩擦過程。
2023年引入了「統計力學」這個術語。麥克斯韋是運用數學工具分析物理問題和精確地表述科學思想的大師,他非常重視實驗,由他負責建立起來的卡文迪什實驗室,在他和以後幾位主任的領導下,發展成為舉世聞名的學術中心之一。他善於從實驗出發,經過敏銳的觀察思考,應用嫻熟的數學技巧,從縝密的分析和推理,大膽地提出有實驗基礎的假設,建立新的理論,再使理論及其預言的結論接受實驗檢驗,逐漸完善,形成系統、完整的理論。
特別是湯姆孫w卓有成效地運用類比的方法使麥克斯韋深受啟示,使他成為建立各種模型來類比研究不同物理現象的能手。在他的電磁場理論的三篇**中多次使用了類比研究方法,尋找到了不同現象之間的聯絡,從而逐步揭示了科學真理。
麥克斯韋嚴謹的科學態度和科學研究方法是人類極其寶貴的精神財富。
簡要的介紹一下歐洲史
麥克斯韋建立電磁場理論的基本過程是什麼?簡單概述
3樓:匿名使用者
麥克斯韋的電學研究始於2023年,當時他剛從劍橋畢業不過幾星期。他讀到了法拉第的《電學實驗研究》,立即被書中新穎的實驗和見解吸引住了。在當時人們對法拉第的觀點和理論看法不一,有不少非議。
最主要原因就是當時「超距作用」的傳統觀念影響很深。另一方面的原因就是法拉第的理論的嚴謹性還不夠。法拉第是實驗大師,有著常人所不及之處,但唯獨欠缺數學功力,所以他的創見都是以直觀形式來表達的。
一般的物理學家恪守牛頓的物理學理論,對法拉第的學說感到不可思議。有位天文學家曾公開宣稱:「誰要在確定的超距作用和模糊不清的力線觀念中有所遲疑,那就是對牛頓的褻瀆!
」在劍橋的學者中,這種分歧也相當明顯。湯姆遜也是劍橋裡一名很有見識的學者之一。麥克斯韋對他敬佩不已,特意給湯姆遜寫信,向他求教有關電學的知識。
湯姆遜比麥克斯韋大7歲,對麥克斯韋從事電學研究給予過極大的幫助。在湯姆遜的指導下,麥克斯韋得到啟示,相信法拉第的新論中有著不為人所瞭解的真理。認真地研究了法拉第的著作後,他感受到力線思想的寶貴价值,也看到法拉第在定性表述上的弱點。
於是這個剛剛畢業的青年科學家決定用數學來彌補這一點。2023年麥克斯韋發表了第一篇關於電磁學的**《論法拉第的力線》。
maxwell 麥克斯韋方程組
4樓:匿名使用者
去問你們老師,看教材吧,不是一兩句話說的清楚的。
5樓:匿名使用者
高斯定律描述電場是怎樣由電荷生成。
電場線開始於正電荷,終止於負電荷。計算穿過某給定閉曲面的電場線數量,即其電通量,可以得知包含在這閉曲面內的總電荷。更詳細地說,這定律描述穿過任意閉曲面的電通量與這閉曲面內的電荷之間的關係。
2. 高斯磁定律表明,磁單極子實際上並不存在於宇宙。
所以,沒有磁荷,磁場線沒有初始點,也沒有終止點。磁場線會形成迴圈或延伸至無窮遠。換句話說,進入任何區域的磁場線,必需從那區域離開。
以術語來說,通過任意閉曲面的磁通量等於零,或者,磁場是一個螺線向量場。
3.法拉第感應定律描述含時磁場怎樣生成(感應出)電場。
電磁感應在這方面是許多發電機的運作原理。例如,一塊旋轉的條形磁鐵會產生含時磁場,這又接下來會生成電場,使得鄰近的閉迴圈因而感應出電流。
4.麥克斯韋-安培定律闡明,磁場可以用兩種方法生成:一種是靠電流(原本的安培定律),另一種是靠含時電場(麥克斯韋修正項)。
在電磁學裡,麥克斯韋修正項意味著含時電場可以生成磁場,而由於法拉第感應定律,含時磁場又可以生成電場。這樣,兩個方程在理論上允許自我維持的電磁波傳播於空間(更詳盡細節,請參閱條目電磁波方程)。
上面四個方程可逐一說明如下:在電磁場中任一點處
(1)電位移的散度 == 該點處自由電荷的體密度 ;
(2)電場強度的旋度 == 該點處磁感強度變化率的負值;
(3)磁場強度的旋度 == 該點處傳導電流密度 與位移電流密度 的向量和;
(4)磁感強度的散度 --- 處處等於零。
物理意義和單位
符號 物理意義 國際單位
e 電場 v/m,n/c
b 磁場 l,wb/m**2,v·s/m**2
d 電位移 c/m**2,n/v·m
h 輔助磁場 a/m
▽· 散度算符 /m
▽× 旋度算符 /m
δ/δt 對於時間的偏導數 /s
ds 微小面元素向量 m**2
dl 微小線元素向量 m
ε。 電常數 f/m
μ。 磁常數 h/m,n/a**2
ρf 自由電荷密度 c/m**3
ρ 總電荷密度 c/m**3
qf 在閉曲面裡面的自由電荷 c
q 在閉曲面裡面的總電荷 c
jf 自由電流密度 a/m**2
j 總電流密度 a/m**2
if 穿過閉路徑所包圍的曲面的自由電流 a
i 穿過閉路徑所包圍的曲面的總電流 a
φb 穿過閉路徑所包圍的曲面的磁通量 t·m**2,v·s,wb
φe 穿過閉路徑所包圍的曲面的電通量 j·m/c
φd 穿過閉路徑所包圍的曲面的電位移通量 c
6樓:
請移步去看《波動方程》和《電磁通論》。
7樓:匿名使用者
麥克斯韋方程組的積分形式:(in matter)
這是2023年前後,麥克斯韋提出的表述電磁場普遍規律的四個方程。
其中:(1)描述了電場的性質。在一般情況下,電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發的感應電場,而感應電場是渦旋場,它的電位移線是閉合的,對封閉曲面的通量無貢獻。
(2)描述了磁場的性質。磁場可以由傳導電流激發,也可以由變化電場的位移電流所激發,它們的磁場都是渦旋場,磁感應線都是閉合線,對封閉曲面的通量無貢獻。
(3)描述了變化的磁場激發電場的規律。
(4)描述了變化的電場激發磁場的規律。
變化場與穩恆場的關係:
當 時,方程組就還原為靜電場和穩恆磁場的方程:(in matter)在沒有場源的自由空間,
即q=0, i=0,方程組就成為如下形式:(in matter)
麥克斯韋方程組的積分形式反映了空間某區域的電磁場量(d、e、b、h)和場源(電荷q、電流i)之間的關係
。 微分形式
麥克斯韋方程組微分形式:在電磁場的實際應用中,經常要知道空間逐點的電磁場量和電荷、電流之間的關係。從數學形式上,就是將麥克斯韋方程組的積分形式化為微分形式。
利用向量分析方法,可得:
(in matter)
注意:(1)在不同的慣性參照系中,麥克斯韋方程有同樣的形式。
(2) 應用麥克斯韋方程組解決實際問題,還要考慮介質對電磁場的影響。例如在各向同性介質中,電磁場量與介質特性量有下列關係:
在非均勻介質中,還要考慮電磁場量在介面上的邊值關係。在利用t=0時場量的初值條件,原則上可以求出任一時刻空間任一點的電磁場,即e(x,y,z,t)和b(x,y,z,t)。
麥克斯韋方程組微分形式(高斯單位制)
編輯本段科學意義
(一)經典場論是19世紀後期麥克斯韋在總結電磁學三大實驗定律並把它與力學模型進行類比的基礎上創立起來的。但麥克斯韋的主要功績恰恰是他能夠跳出經典力學框架的束縛:在物理上以"場"而不是以"力"作為基本的研究物件,在數學上引入了有別於經典數學的向量偏微分運算子。
這兩條是發現電磁波方程的基礎。這就是說,實際上麥克斯韋的工作已經衝破經典物理學和經典數學的框架,只是由於當時的歷史條件,人們仍然只能從牛頓的經典數學和力學的框架去理解電磁場理論。
現代數學,hilbert空間中的數學分析是在19世紀與20世紀之交的時候才出現的。而量子力學的物質波的概念則在更晚的時候才被發現,特別是對於現代數學與量子物理學之間的不可分割的數理邏輯聯絡至今也還沒有完全被人們所理解和接受。從麥克斯韋建立電磁場理論到現在,人們一直以歐氏空間中的經典數學作為求解麥克斯韋方程組的基本方法。
(二) 我們從麥克斯韋方程組的產生,形式,內容和它的歷史過程中可以看到:第一,物理物件是在更深的層次上發展成為新的公理表達方式而被人類所掌握,所以科學的進步不會是在既定的前提下演進的,一種新的具有認識意義的公理體系的建立才是科學理論進步的標誌。第二,物理物件與對它的表達方式雖然是不同的東西,但如果不依靠合適的表達方法就無法認識到這個對 象的"存在"。
由此,第三,我們正在建立的理論將決定到我們在何種層次的意義上使我們的物件成為物理事實,,這正是現代最前沿的物理學所給我們帶來的困惑。
(三) 麥克斯韋方程組揭示了電場與磁場相互轉化中產生的對稱性優美,這種優美以現代數學形式得到充分的表達。但是,我們一方面應當承認,恰當的數學形式才能充分展示經驗方法中看不到的整體性(電磁對稱性),但另一方面,我們也不應當忘記,這種對稱性的優美是以數學形式反映出來的電磁場的統一本質。因此我們應當認識到應在數學的表達方式中"發現"或"看出" 了這種對稱性,而不是從物理數學公式中直接推演出這種本質。
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