Aplicaciones de la teoría electromagnética de Maxwell
Basándose en la teoría del campo estacionario, Maxwell propuso los conceptos de campo eléctrico de vórtice y corriente de desplazamiento. Este es el concepto básico de la teoría del campo electromagnético de Maxwell: los campos eléctricos cambiantes y los campos magnéticos cambiantes no están aislados entre sí, siempre están estrechamente conectados y se excitan entre sí para formar un campo electromagnético unificado en su conjunto.
Los puntos clave de la teoría del campo electromagnético de Maxwell se pueden resumir en los siguientes:
1. Varios cuerpos o corrientes cargadas discretas, y todos los efectos eléctricos y magnéticos entre ellos se producen a través de las conexiones entre ellos. se transmiten desde la región intermedia, independientemente de si la región intermedia es un vacío o una sustancia sólida.
2. La energía eléctrica o energía magnética no sólo existe en cuerpos cargados, cuerpos magnetizados u objetos portadores de corriente, sino que la mayor parte de ella se distribuye en el campo electromagnético circundante.
3. Si hay una interrupción en el circuito compuesto por conductores, la corriente de conducción en el circuito será compensada por la corriente de desplazamiento en el dieléctrico, es decir, la corriente total es continua. Y la relación entre la corriente de desplazamiento y el campo magnético que genera es la misma que la de la corriente de conducción.
4. El flujo magnético no tiene punto de inicio ni de final, es decir, no hay carga magnética.
5. Las ondas luminosas también son ondas electromagnéticas.
Las ecuaciones de Maxwell se componen de cuatro ecuaciones diferenciales:
(1), ?·E=ρ/ε0, que describen las propiedades del campo eléctrico. En general, el campo eléctrico puede ser un campo eléctrico de Coulomb o un campo eléctrico inducido excitado por un campo magnético cambiante. El campo eléctrico inducido es un campo de vórtice y su línea de desplazamiento eléctrico es cerrada y no contribuye al flujo del cerrado. superficie.
(2),?·B=0, describe las propiedades del campo magnético. El campo magnético puede ser excitado por la corriente de conducción o la corriente de desplazamiento del campo eléctrico cambiante. Sus campos magnéticos son todos campos de vórtice y las líneas de inducción magnética son todas líneas cerradas, que no contribuyen al flujo de la superficie cerrada.
(3), ?×E=-?B/?t, describe la ley del campo eléctrico excitado por un campo magnético cambiante.
(4), ?×B=μ0J 1/c2*?E/?t (c2=1/μ0ε0), describe la ley de que el campo eléctrico cambiante excita el campo magnético.
Todas las ecuaciones de Maxwell se expresan en cálculo, y las ecuaciones involucradas incluyen:
1. El teorema de Gauss, el flujo de desplazamiento eléctrico que pasa a través de cualquier superficie cerrada es igual a la superficie cerrada. cantidad de carga en el interior. Maxwell: La divergencia del desplazamiento eléctrico es igual a la densidad de carga.
2. El teorema de continuidad del flujo magnético significa que las líneas del campo magnético siempre están cerradas y el campo magnético no tiene fuente escalar. La afirmación de Maxwell es: la divergencia de la intensidad de la inducción magnética es cero.
3. Ley de inducción electromagnética de Faraday, es decir, los campos electromagnéticos se transforman entre sí, y la curvatura de la intensidad del campo eléctrico es igual a la deflexión negativa de la intensidad de la inducción magnética con respecto al tiempo.
4. El teorema del bucle de Ampere significa que la cantidad de intensidad del campo magnético a lo largo de cualquier bucle es igual a la suma algebraica de las corrientes rodeadas por el bucle.
Significado físico
Ecuación 1: El flujo de desplazamiento eléctrico de cualquier superficie cerrada solo está relacionado con las cargas libres en la superficie cerrada, y también refleja que el campo eléctrico generado por el cambio El campo magnético es siempre un vórtice Espiral: teorema de Gauss para los campos eléctricos.
Ecuación 2: Un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico de vórtice, es decir, un campo magnético cambiante siempre va acompañado de un campo eléctrico: ley de inducción electromagnética de Faraday.
Ecuación 3: Cualquier campo magnético generado en cualquier forma es un campo de vórtice y las líneas de fuerza magnéticas están cerradas: teorema del campo magnético de Gauss.
Ecuación 4: La relación entre la corriente total y el campo magnético revela la ley de que los campos eléctricos cambiantes producen campos magnéticos de vórtice, es decir, los campos eléctricos cambiantes siempre van acompañados de campos magnéticos: la ley de la corriente total.
En medios isotrópicos, existe la siguiente relación entre las cantidades del campo electromagnético:
Según las ecuaciones de Maxwell, la relación entre las cantidades del campo electromagnético, las condiciones iniciales y las condiciones límite de las cantidades del campo electromagnético, Se puede determinar el campo electromagnético en un determinado punto del medio en cualquier momento.