第九章 电磁感应 电磁场理论

在前面几章有关静电场和恒定磁场的基本规律表达式中,突出的特点是电场和磁场是各自独立、互不相关的,然而,激发电场和磁场的源——电荷和电流却是相互关联的,这就启发我们:电场和磁场之间也必然存在着相互联系、相互制约的关系。1819年奥斯特发现了电流的磁效应后,这种想法引起不少人从事其逆现象的研究,尤其是英国物理学家法拉第(M.Faraday)对实验进行了系统研究,终于在1831年发现了电磁感应现象,并总结出电磁感应定律。

电磁感应定律的发现以及位移电流概念的提出,阐明了变化磁场能够激发电场,变化电场能够激发磁场,充分揭示了电场和磁场的内在联系及依存关系。在此基础上,麦克斯韦(J.C.Maxwell)以麦克斯韦方程组的形式总结了普遍而完整的电磁场理论。电磁理论不仅成功地预言了电磁波的存在,揭示了光的电磁本质,其辉煌的成就还极大地推动了现代电工技术和无线电技术的发展,为人类广泛利用电能开辟了道路。

在这一章中,我们首先讨论了电磁感应现象及其基本规律,包括动生电动势、感生电动势、自感和互感现象,进而讨论了磁场的能量,最后论述了麦克斯韦方程组所揭示的电磁场理论,并对电磁场的物质性及电磁场的统一性和相对性作了简单的介绍。