맥스웰은 정상장 이론을 바탕으로 와류 전기장과 변위 전류의 개념을 제안했다. 이것이 맥스웰의 전자기장 이론의 기본 개념인데, 변화하는 전기장과 변화하는 자기장은 서로 고립되지 않고 항상 밀접하게 연결되어 서로 자극하여 전체적으로 통일된 전자기장을 형성한다는 것입니다.
맥스웰의 전자기장 이론의 핵심은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
1. 여러 개의 개별적인 대전체 또는 전류와 이들 사이의 모든 전기적, 자기적 효과는 서로의 연결을 통해 발생합니다. 중간 영역이 진공이든 고체 물질이든 관계없이 중간 영역에서 전송됩니다.
2. 전기 에너지 또는 자기 에너지는 대전체, 자화체 또는 전류가 흐르는 물체에만 존재하는 것이 아니라 대부분 주변 전자기장에 분포되어 있습니다.
3. 도체로 구성된 회로에 중단이 발생하면 회로의 전도 전류는 유전체의 변위 전류로 보상됩니다. 즉, 전체 전류가 연속됩니다. 그리고 변위 전류와 그것이 생성하는 자기장의 관계는 전도 전류의 관계와 동일합니다.
4. 자속에는 시작점도 끝점도 없습니다. 즉, 자기 전하가 없습니다.
5. 빛의 파동도 전자기파이다.
맥스웰 방정식은 4개의 미분방정식으로 구성됩니다:
(1), ?·E=ρ/ε0, 전기장의 특성을 설명합니다. 일반적으로 전기장은 쿨롱 전기장일 수도 있고, 변화하는 자기장에 의해 여기된 유도 전기장일 수도 있으며, 유도 전기장은 소용돌이 장이며, 전기 변위선은 닫혀 있고 닫힌 자속의 자속에 기여하지 않습니다. 표면.
(2),?·B=0은 자기장의 특성을 설명합니다. 자기장은 전도 전류 또는 변화하는 전기장의 변위 전류에 의해 여기될 수 있습니다. 자기장은 모두 소용돌이 장이며 자기 유도 선은 모두 닫힌 선이며 닫힌 표면의 자속에 기여하지 않습니다.
(3), ?×E=-?B/?t는 자기장 변화에 의해 여기되는 전기장의 법칙을 설명합니다.
(4), ?×B=μ0J 1/c2*?E/?t (c2=1/μ0ε0)는 변화하는 전기장이 자기장을 자극한다는 법칙을 설명합니다.
맥스웰 방정식은 모두 미적분학으로 표현되며 관련된 방정식은 다음과 같습니다.
1. 가우스 정리, 임의의 닫힌 표면을 통과하는 전기 변위 플럭스는 닫힌 표면과 같습니다. 내부 충전량. 맥스웰: 전기 변위의 발산은 전하 밀도와 같습니다.
2. 자속 연속성 정리는 자기장 선이 항상 닫혀 있고 자기장에 스칼라 소스가 없다는 것을 의미합니다. Maxwell의 표현은 자기 유도 강도의 발산이 0입니다.
3. 패러데이의 전자기 유도 법칙, 즉 전자기장은 서로 변환되며, 전기장 강도의 컬은 시간에 따른 자기 유도 강도의 음의 편향과 같습니다.
4. 앙페어의 루프 정리는 모든 루프를 따라 흐르는 자기장의 세기가 루프를 둘러싼 전류의 대수적 합과 같다고 말합니다.
물리적 의미
수학식 1: 닫힌 표면의 전기 변위 자속은 닫힌 표면의 자유 전하에만 관련되며, 변화에 의해 생성된 전기장이 반영됩니다. 자기장은 항상 소용돌이이다 나선 - 전기장에 대한 가우스의 정리.
방정식 2: 변화하는 자기장은 소용돌이 전기장을 생성합니다. 즉, 변화하는 자기장은 항상 전기장을 동반합니다. 이는 패러데이의 전자기 유도 법칙입니다.
방정식 3: 어떤 형태로든 생성된 자기장은 소용돌이 장이며, 자력선은 닫혀 있습니다. 이는 가우스의 자기장의 정리입니다.
방정식 4: 최대 전류와 자기장의 관계는 변화하는 전기장이 소용돌이 자기장을 생성한다는 법칙, 즉 변화하는 전기장에는 항상 자기장이 동반된다는 법칙, 즉 최대 전류의 법칙이 드러납니다.
등방성 매체에서 전자기장 양은 다음과 같은 관계를 갖습니다.
맥스웰 방정식에 따르면 전자기장 양, 초기 조건 및 전자기장 양의 경계 조건 사이의 관계는 언제든지 매체의 특정 지점에서 전자기장이 결정될 수 있습니다.