如何加深对麦克斯韦方程组的理解

麦克斯韦方程组是电磁理论的核心方程组.通过对麦克斯韦方程组的来历、内容、物理含义以及在不同的电磁环境诸如静电场、静磁场、自由空间、辐射场等的不同形式的讨论,加深了我们对麦氏方程组的了解.     

从十个基本方程看电磁场理论

本文用麦克斯韦方程组、介质边界关系、电荷守恒定律及洛伦兹力公式概述了电磁作用的一般规律，提出了电磁场基本理论统一在十个方程上的思想。文中首先对一般情况的电磁场相互作用规律作阐述，谈了十个公式是怎样揭示电磁现象的实质。其次着重介绍了静电场稳恒电流磁场及电磁波的传播和辐射三部分的主要内容，从中我们可以看出，求解电磁场问题实质就是求解麦克斯韦方程组的问题，针对不同情况引入了不同的物理量，使问题简单化。     

静电场电力线“性质”的探讨

电力线是形象地图示电场的一种有力的辅助手段。一般涉及电磁理论的教材中都介绍了关于它的画法的规定,并罗列出它的“性质”。常被列入电力线“性质”的有以下两点:(1)电力线起自正电荷(或来自无穷远处),止于负电荷(或伸向无穷远处),但不会在没有电荷的地方中断;(2)静电场中的电力线不形成闭合线。此外,很多教材中还列入了:(3)两条电力线不会相交。有的还列入了:(4)若带电体系中正、负电荷一样多,则由正电荷出发的全部电力线都集中到负电荷     

简析麦克斯韦方程组在物理学中的地位

麦克斯韦方程组的产生和对电磁波的预言推动了物理学的发展,完善了电磁学理论,确立了电荷、电流与电场、磁场之间的普遍联系,揭示了电磁现象的基本属性.本文利用麦克斯韦方程组推证了库仑定律、法拉第电磁感应定律等十个电磁学理论的基本原理和基本规律,说明了麦克斯韦方程组是物理学的基础,是电磁学理论的高度浓缩,论证了它在物理学中的核心地位,全面说明了麦克斯韦方程组的意义.     

关于等量点电荷电场的讨论

电场线是为了形象描述了电场而引入的,电场线的疏密表示了电场强度的大小,电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向;电场线是闭合的曲线,起源于正电荷止于负电荷,或起源于正电荷止于无限远,或者起源于无限远止于负电荷;电场线和等势面处处垂直,并且电场线密的地方其等势面分布也比较密。这样我们就可以根据电场线的分布定性讨论电场中电场强度的变化和电势的变化。等量点电荷包括等量同种(正、负)电荷和等量异种电荷,它们的电场线分布如图所示,我们根据等量电荷电场     

两种电场的区别

高中物理所讲述的静电场中,其电场线是不闭合的,但在讲述电磁场中的麦克斯韦理论时,却能明显地看到,由变化的磁场激发的电场其电场线是闭合的．     

电流随时间线性变化的无限长螺线管内外的感生电场的讨论

本文以麦克斯韦方程组为基础,严格求出了电流随时间线性变化的无限长螺线管内外的感生电场,从而得出了感生电场也不一定是有旋场的结论。     

电场单元检测题

一、选择题1、关于静电场的说法中正确的是A、带电粒子沿电场线运动,电势能一定要改变;B、匀强电场中,两点间的电势差与两点间的距离成正比;C、正电荷的电势沿电场方向降低,负电荷的电势沿电场线方向升高;D、一点电荷在电场中由口点移动到6,电势能增量为零,则该点电荷一定是沿着等势线移动的。     

“涡旋电场”中电势高低如何判断?

根据麦克斯韦的电磁理论：变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场.由于空间磁场随时间变化而形成的电场称为感生电场.感生电场的电场线为闭合曲线,无头无尾,像涡旋一样,所以也叫涡旋电场.如果和高中物理中提到的静电场中的电场线相比,“沿电场线的方向电势降低”的方法来判断涡旋电场中两点的电势高低,却遇到了困惑.其实涡旋电场和电场具有本质的差别.     

界面上连续性方程形式的一点讨论

<正>在媒质的分界面上,可能会有面电荷σ、面电流的出现。这样,由于它们的影响,电场、磁场将会发生突变,电磁运动规律不能用微分方程来描述,而应当用边值关系来表示邻近分界面两侧的场以及界面上电荷电流的制约关系。它们的实质就是界面上的场方程;即麦克斯韦方程组的又一种形式。电动力学教材关于这部分知识及边界上电荷守恒定律的表现形式如下:     

异型电容器电场强度分布仿真模拟

通常,想要得到电容器内部电场与电位的分布,需要求解麦克斯韦(Maxwell)方程组[1]。然而,对于异型电容器,即并不是简单形状的电容器,通过电场的基本公式,或者是麦克斯韦方程组直接得出电容器的电位电场分布十分困难。拉普拉斯方程的解析解在许多情况下难以得到,但是可以使用计算机来求解。本文以矩形中空电容器,内圆柱中空电容器为例,提出通过有限差分法来计算异型电容器中的电场强度分布,为研究异型电容器的电场分布模拟提供了一种简便的算法。     

高中物理总复习重点问题指要(Ⅱ)

六、电场和磁场(一)电场的描述和性质1.两种电场:电荷产生电场;随时间变化的磁场产生电场.两种电场的共同特性是对电荷有作用力,F=qE,都可以用电场强度和电场线来描述电场的特点.电荷产生的电场与变化磁场产生的电场是性质不同的两种电场,反映在电场线上是:电荷的电场其电场线起始于正电荷、终止于负电荷或从无穷远到无穷远;变化磁场的电场其电场线是闭合的,闭合的电场线包围着变化的磁场.2.中学主要研究电荷的电场.点电荷的电场可用库仑定律计算是E=kQ/r~2,点电荷系的电场可用库仑定律和电场叠加原理计算、分析.电荷的电场有一特点:电荷在电场中移动时,电场力做功与电荷移动路径无关、只与始末位置有关.所以,这种电场还可以用电势、等势面描述.电场力做功W_(ab)=q(U_a-U_b).     

电学中易错问题剖析

一、摩擦起电与摩擦生电“摩擦生电”这种说法是错误的 .因为电荷不能创生 ,电荷存在于物质之中 ,构成物质的原子中有带正电荷的原子核和带负电荷的电子 .在通常情况下 ,这两种电荷在数量上相等 ,整个原子呈中性 ,也就是对外不显示带电的性质 .当两物体相互摩擦时 ,只不过将原来存在于物体里的正、负电荷重新组合 ,即电子从一个物体转移到另一个物体上 ,使一个物体因缺少电子而带正电荷 ;另一个物体因得到多余电子而带负电荷 .“摩擦起电”的说法是正确的 .摩擦使两物体的正、负电荷重新组合 ,使呈中性的物体显出带电的性质 .“任意两物体相…     

函数与方程思想在解题中的应用

一、高考聚焦 函数与方程思想是中学数学的基本思想,也是历年高考的重点．函数的思想,是用运动和变化的观点,分析和研究数学中的数量关系,建立函数关系或构造函数,运用函数的图象和性质去分析、转化问题,从而使问题获得解决．方程的思想,就是分析数学问题中变量间的等量关系,建立方程或方程组,或者构造方程,通过解方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,从而使问题获得解决．     

折射率公式的修正

在通常情况下,我们熟悉的折射率公式n=sinθ1/sinθ2=√ε,是在一定条件下才成立,当光通过介质的电导率不为常数或介质有吸收时,此公式不再适用,应利用麦克斯韦方程组及介质的边界条件对折射率公式n=sinθ1/sinθ2=√ε,进行修正．     

新世纪数学教育的新理念

一位美国数学教授说,数学教师将面对失业的危险．张筑生院士(已不幸逝世)回答说:“如果一位数学教师只会教‘公式微积分’或者其他死套公式的‘学问’,那么他可能是要丢饭碗的．如果他擅长于教学生用数学的公式去思考、去探索,那么任何机器都无法代替他的作用．”     

基于MatlabGUI的麦克斯韦速率分布律的数字化教学研究

麦克斯韦速率分布律是气体分子热运动在平衡态下的统计规律。其数学表达式抽象复杂,教学中不便精确计算和绘制速率分布曲线。利用MatlabGUI可对麦克斯韦速率分布律进行数字化处理,即同一气体在不同温度下的速率分布曲线、同一温度下不同气体的速率分布曲线和三种统计速率（最概然速率、平均速率、方均根速率）的计算。该工作对麦克斯韦速率分布律的教学有较大帮助。     

“溶液呈电中性”在化学解题中的应用

无论是单一液质的溶液,还是混合溶液;无论是稀溶液,还是浓溶液,其电解质溶液一定存在阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等,即溶液呈电中性,这是电解质溶液的一个基本性质．利于这一性质,可以解决一些溶液中的问题．     

浅谈高中物理的解题方法教学

高中物理的解题过程分两步：分析和运算．分析包括：分析问题,也就是要读懂题文,把日常语言翻译成专业语言,寻找所有的已知条件,并弄清楚题目所求的是什么;寻求理论,就是要仔细思考,它属于哪一门学科的哪一部分理论,应该用哪一个公式或者定律来解;代人数据,即把前面找到的已知和所求代到公式里去,分析公式里的符号和已知、所求之间的对应关系．运算是在分析之后,对代人了数据的公式,运用数学工具来一步运算求解．解题的难点在于分析．笔者根据多年的自身经验,从以下3个基本的分析方法谈谈解题方法的教学,以供大家参考．     

涡旋电场的电场线总是圆形吗

在《中学物理》2012年第1期上刊载了“对一道选择题答案的质疑”一文，该文认为，“根据麦克斯韦电磁场理论可知：变化的磁场能够在它周围的空间里产生电场，均匀变化的磁场可以产生稳定的电场．该电场为感生电场（涡旋电场），其电场线是以某一点为圆心的一系列同心圆，是闭合曲线．”该文以此为根据，分析了一道选择题的一个选择答案中的错...