【你也能看得懂得电磁场与电磁波系列连载 1】

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-02-20 03:17 5阅读 0赞

其实在学习电磁场与电磁波之前，我们应该先思考这样一个问题 —— 看起来八竿子打不着的 “电” 与 “磁” ，到底是如何统一起来的呢？我认为，首先应该从**历史的角度**看起，而不是按照课本的顺序：先给你讲一通复杂的数学和矢量分析（当然不可否认的是，这门课确实需要较深的数学基础），而是先把历史的脉络梳理清楚，跟着历史的脚步慢慢地展开对 **电场**、**磁场**、**电生磁**、**磁生电**的学习。

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其实本来电与磁在一开始的研究中是两个独立的领域，然而，**在1820年**，奥斯特在一次讲座上碰巧发现**通电的导线让旁边的小磁针偏转了一下**，这个微小的变化引起了奥斯特极大的兴趣，在几个月的研究下，发现了**电流的磁效应**，也就是说电流也能像磁铁一样影响周围的小磁针。  
![在这里插入图片描述][20200623083401300.png_pic_center]  
在这个研究发现之后，立即引起了人们的思考 —— 我现在知道了：电流在空间中可以产生磁场，可是，**一段电流在空间中产生的磁场是多大？怎么分布？** 这些定量的问题搞清楚了，我们才能说对这个问题有一个深刻的了解。于是，比奥和萨伐尔两人又在不断的研究下得到了 **“比奥-萨伐尔定理”**，理论上可以计算空间中任何一点的磁场了。

可是这个定律计算磁场着实复杂，两个月之后，安培又发现了一个更加简单的计算磁场的办法 —— **“安培环路定律”**， 同时安培还给出了我们一个判断磁场方向的大招：**右手螺旋定则**。

至此，我们似乎已经在 “电生磁” 研究的差不多了。然而，大自然总是以对称之美震撼人心。我们秉着对称这一想法思考 —— **既然电可以生磁，那么为什么磁不可以生电呢？**

随之到了1831年，法拉第发现了**磁生电**的规律，也就是**电磁感应定律**。同时他还指出：**一定要变化的磁场才能产生电场。**

你可能会想：哈哈我现在已经完全了解了电磁互相转换的来龙去脉了。如果你有了这个想法，请跟我复盘一下我们都知道了什么：想探索磁生电，那么我们可以通过法拉第电磁感应定律，我们知道 **“变化的磁场可以产生电场”**，如果想要探索电生磁，那么我们通过安培环路定律知道：**电流周围可以产生磁场**。到这里我们应该可以发现一些端倪：秉着大自然对称美的原则，不应该是 “**变化的电场周围产生磁场吗？**”。又或者换一句话说：**难道只有电流周围才能产生磁场吗？** 如果没有了电流，磁场也没了？

于是，**麦克斯韦**就对安培环路定理进行了扩充，把变化的电场也能产生磁场这一项也添加了进去，补齐了这最后一块短板。

那么根据前面的介绍，我们也非常自然地可以猜测麦克斯韦到底是怎么整合**电、磁**、**电生磁**、**磁生电** 的—— **四条公式，分别介绍静电场、静磁场、电生磁和磁生电！**

至此，人们就统一了电场与磁场，让电磁学的理论根基越来越大！

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那么下面我们在下一个连载里面详细学习一下电场的特性！

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