之间经典电磁学和馬克士威方程組相似
经典电磁学和馬克士威方程組有(在联盟百科)15共同点: 傑斐緬柯方程式,光,光子,理论物理学,真空电容率,电流,狭义相对论,靜電學,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦,量子電動力學,電場,電勢,電荷,洛伦兹力,旋度。
傑斐緬柯方程式
在電磁學裏,給予含時電荷密度分佈和電流密度分佈,可以使用傑斐緬柯方程式(Jefimenko equation)來計算電場和磁場。這方程式因其發現者物理學家而命名。傑斐緬柯方程式是馬克士威方程組對於這些電荷密度分佈和電流密度分佈的解答。.
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光
光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波(可見光),視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜,一般是定義為波長介於400至700奈(纳)米(nm)之間的電磁波,也就是波長比紫外線長,比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同,較窄的有介於420至680nm,較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光,如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波,又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性,或者说光具有“波粒二象性”。.
光子
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理论物理学
论物理学(Theoretical physics)通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。 豐富的想像力、精湛的數學造詣、嚴謹的治學態度,這些都是成為理論物理學家需要培養的優良素質。例如,在十九世紀中期,物理大師詹姆斯·麥克斯韋覺得電磁學的理論雜亂無章、急需整合。尤其是其中許多理論都涉及超距作用(action at a distance)的概念。麥克斯韋對於這概念極為反對,他主張用場論來解釋。例如,磁鐵會在四周產生磁場,而磁場會施加磁場力於鐵粉,使得這些鐵粉依著磁場力的方向排列,形成一條條的磁場線;磁鐵並不是直接施加力量於鐵粉,而是經過磁場施加力量於鐵粉;麥克斯韋嘗試朝著這方向開闢一條思路。他想出的「分子渦流模型」,借用流體力學的一些數學框架,能夠解釋所有那時已知的電磁現象。更進一步,這模型還展示出一個嶄新的概念——電位移。由於這概念,他推理電磁場能夠以波動形式傳播於空間,他又計算出其波速恰巧等於光速。麥克斯韋斷定光波就是一種電磁波。從此,電學、磁學、光學被整合為一統的電磁學。.
真空电容率
真空电容率,又称为真空介电系数,或電常數,是一个常见於电磁学的物理常数,符号为\epsilon_0\,\!。在国际单位制裏,真空电容率的數值为: 真空電容率\epsilon_0\,\!可以用公式定義為 其中,c_0\,\!是光波傳播於真空的光速,\mu_0\,\!是真空磁導率。 採用國際單位制,光速的數值定義為 299\ 792\ 458\,\!公尺/秒,真空磁導率的數值定義為 4\pi\times 10^\,\! 亨利/公尺。因此,\epsilon_0\,\!的數值也是個定義值。但是,由於\pi\,\!是個無理數;所以,\epsilon_0\,\!只能近似為 這些數值都可以在2006 CODATA報告裏找到。 真空電容率出現於電位移\mathbf\,\!的定義式: 其中,\mathbf\,\!是電場,\mathbf\,\!是電介質的經典電極化強度。 學術界常遇到一個錯誤的觀點,就是認為真空電容率\epsilon_0\,\!是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為,\epsilon_0\,\!是一個度量系統常數,是由國際公約發表和定義而產生的結果。\epsilon_0\,\!的定義值是由光波在參考系統的光速或基準(benchmark)光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間,被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空,像外太空、超高真空(ultra high vacuum)、量子色動真空(QCD vacuum)、量子真空(quantum vacuum)等等,它們的物理性質都只是實驗和理論問題,應與\epsilon_0\,\!分題而論。\epsilon_0\,\!的含義和數值是一個度量衡學(metrology)問題,而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆,許多標準組織現在都傾向於採用電常數為\epsilon_0\,\!的名稱。.
电流
電流(courant électrique; elektrischer Strom; electric current)是电荷的平均定向移动。电流的大小称为电流强度,是指单位时间内通过导线某一截面的电荷,每秒通过1库仑的電荷量稱为1安培。安培是國際單位制七個基本單位之一。安培計是專門測量電流的儀器 。 有很多種承載電荷的載子,例如,導電體內可移動的電子、電解液內的離子、電漿內的電子和離子、強子內的夸克。這些載子的移動,形成了電流。 有一些效應和電流有關,例如電流的熱效應,根據安培定律,電流也會產生磁場,馬達、電感和發電機都和此效應有關。.
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狭义相对论
-- 狭义相对论(英文:Special relativity)是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的,應用在惯性参考系下的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦在1905年完成的《論動體的電動力學》論文中提出了狭义相对论Albert Einstein (1905) "", Annalen der Physik 17: 891; 英文翻譯為George Barker Jeffery和 Wilfrid Perrett翻譯的(1923); 另一版英文翻譯為Megh Nad Saha翻譯的On the Electrodynamics of Moving Bodies(1920).
靜電學
電學是研究「靜止電荷」的特性及規律的一門學科,電學的領域之一。靜電即電荷在靜止時的狀態,沒有電荷流動。而靜止電荷所建立的電場稱為靜電場,是指不隨時間變化的電場,該靜電場對於場中的電荷有作用力。.
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詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,),苏格兰数学物理学家。其最大功绩是提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程组。麦克斯韦在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。 在1864年發表的論文《電磁場的動力學理論》中,麦克斯韦提出電場和磁場以波的形式以光速在空間中传播,并提出光是引起同种介质中電场和磁场中許多現象的电磁扰动,同时从理论上预测了电磁波的存在。此外,他还推进了分子运动论的发展,提出了彩色摄影的基础理论,奠定了结构刚度分析的基礎。 麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学家中,对于二十世纪初物理学的巨大进展影响最为巨大的一位。他的科学工作为狭义相对论和量子力学打下理论基础,是现代物理学的先声。有观点认为,他对物理学的发展做出的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦百年诞辰时,爱因斯坦本人盛赞了麦克斯韦,称其对于物理学做出了“自牛顿时代以来的一次最深刻、最富有成效的变革”。.
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量子電動力學
在粒子物理學中,量子電動力學(Quantum Electrodynamics,簡稱QED)是電動力學的相對論性量子場論。它在本質上描述了光與物質間的相互作用,而且它還是第一套同時完全符合量子力學及狹義相對論的理論。量子電動力學在數學上描述了所有由帶電荷粒子經交換光子產生的相互作用所引起的現象,同時亦代表了古典電動力學所對應的量子理論,為物質與光的相互作用提供了完整的科學論述。 用術語來說,量子電動力學就是電磁量子的微擾理論。它的其中一個創始人,理查德·費曼把它譽為「物理學的瑰寶」("the jewel of physics"),原因是它能為相關的物理量提供,例如電子的異常磁矩及氫原子能階的蘭姆位移。.
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電場
電場是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动,则除静电场外,还有磁场出现。除了电荷以外,隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场,這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.
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電勢
在静電學裡,電勢(electric potential)定義為處於電場中某个位置的單位電荷所具有的電勢能。電勢又稱為電位,是純量。其數值不具有絕對意義,只具有相對意義,因此為了便於分析問題,必須設定一個參考位置,並把它設為零,稱為零勢能點。通常,會把無窮遠處的電勢設定為零。那麼,電勢可以定義如下:假設檢驗電荷從無窮遠位置,經過任意路徑,克服電場力,緩慢地移動到某位置,則在這位置的電勢,等於因遷移所做的機械功與檢驗電荷量的比值。在國際單位制裏,電勢的度量單位是伏特(Volt),是為了紀念意大利物理學家亞歷山德羅·伏打(Alessandro Volta)而命名。 電勢必需滿足帕松方程式,同時符合相關邊界條件;假設在某區域內的電荷密度為零,則帕松方程式約化為拉普拉斯方程式,電勢必需滿足拉普拉斯方程式。 在電動力學裏,當含時電磁場存在的時候,電勢可以延伸為「廣義電勢」。特別注意,廣義電勢不能被視為電勢能每單位電荷。.
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電荷
在電磁學裡,電荷(electric charge)是物質的一種物理性質。稱帶有電荷的物質為「帶電物質」。兩個帶電物質之間會互相施加作用力於對方,也會感受到對方施加的作用力,所涉及的作用力遵守庫侖定律。电荷分为两种,「正电荷」与「负电荷」。带有正电荷的物质称为「带正电」;带有负电荷的物质称为「带负电」。假若两个物质都带有正电或都带有负电,则称这两个物质「同电性」,否则称这两个物质「异电性」。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力;两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。 电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为「带电粒子」。电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。静止的带电粒子会产生电场,移动中的带电粒子会产生电磁场,带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁交互作用。这是四种基本交互作用中的一种。.
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洛伦兹力
在電動力學裏,勞侖茲力(Lorentz force)是運動於電磁場的帶電粒子所感受到的作用力。勞侖茲力是因荷蘭物理學者亨德里克·勞侖茲而命名。根據勞侖茲力定律,勞侖茲力可以用方程式,稱為勞侖茲力方程式,表達為 其中,\mathbf是勞侖茲力,q是帶電粒子的電荷量,\mathbf是電場强度,\mathbf是帶電粒子的速度,\mathbf是磁感应强度。 勞侖茲力定律是一個基本公理,不是從別的理論推導出來的定律,而是由多次重複完成的實驗所得到的同樣的結果。 感受到電場的作用,正電荷會朝著電場的方向加速;但是感受到磁場的作用,按照右手定則,正電荷會朝著垂直於速度\mathbf和磁場\mathbf的方向彎曲(詳細地說,假設右手的大拇指與\mathbf同向,食指與\mathbf同向,則中指會指向\mathbf的方向)。 勞侖茲力方程式的q\mathbf項目是電場力項目,q\mathbf \times \mathbf項目是磁場力項目。處於磁場內的載電導線感受到的磁場力就是這勞侖茲力的磁場力分量。 勞侖茲力方程式的积分形式为 其中,\mathbb是積分的體積,\rho是電荷密度,\mathbf是電流密度,\mathrm\tau是微小體元素。 勞侖茲力密度\mathbf是單位體積的勞侖茲力,表達為:.
旋度
旋度(Curl)或稱回轉度(Rotation),是向量分析中的一个向量算子,可以表示三维向量场对某一点附近的微元造成的旋转程度。向量场每一点的旋度是一个向量,称为旋度向量。它的方向表示向量场在这一点附近旋度最大环量的旋转轴,它和向量场旋转的方向满足右手定则。旋度向量的大小则是这一点附近向量场旋转度的一个量化体现,定义为当绕着这个旋转轴旋转的环量与旋转路径围成的面元面积之比趋近于零时的极限。举例来说,假设一台滚筒洗衣机运行的时候,从前方看来,内部的水流是逆时针旋转,那么中心水流速度向量场的旋度就是朝前方向外的向量。.
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上面的列表回答下列问题
- 什么经典电磁学和馬克士威方程組的共同点。
- 什么是经典电磁学和馬克士威方程組之间的相似性
经典电磁学和馬克士威方程組之间的比较
经典电磁学有48个关系,而馬克士威方程組有135个。由于它们的共同之处15,杰卡德指数为8.20% = 15 / (48 + 135)。
参考
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