麥克斯韋誕生前的半個多世紀,人類對電磁現象的認識取得了很大的進展。1785年,法國物理學家C. A.庫侖(Charles A. Coulomb)在扭秤實驗結果的基礎上,建立了說明兩個點電荷之間相互作用力的庫侖定律。1820年,H. C.奧斯特 (Hans Christian Oersted)發現電流能使磁針偏轉,從而把電與磁聯絡起來。其後,A. M.安培(Andre Marie Ampère)研究了電流之間的相互作用力,提出了許多重要概念和安培環路定律。M.法拉第(Michael Faraday)在很多方面有傑出貢獻,特別是1831年發表的電磁感應定律,是電機、變壓器等裝置的重要理論基礎。
麥克斯韋方程組是由四個方程共同組成的,分別是高斯定律、高斯磁定律、法拉第感應定律和麥克斯韋-安培定律。高斯定律描述電場與空間中電荷分佈的關係;高斯磁定律表明磁單極子實際上並不存在;法拉第感應定律描述時變磁場怎樣感應出電場;麥克斯韋-安培定律闡明磁場可以用兩種方法生成,一種是靠傳 導電流即原本的安培定律,另-種是靠時變電場,或稱位移電流,也就是麥克斯韋修正項。
擴充套件資料歷史背景:
麥克斯韋誕生前的半個多世紀,人類對電磁現象的認識取得了很大的進展。1785年,法國物理學家C. A.庫侖(Charles A. Coulomb)在扭秤實驗結果的基礎上,建立了說明兩個點電荷之間相互作用力的庫侖定律。1820年,H. C.奧斯特 (Hans Christian Oersted)發現電流能使磁針偏轉,從而把電與磁聯絡起來。其後,A. M.安培(Andre Marie Ampère)研究了電流之間的相互作用力,提出了許多重要概念和安培環路定律。M.法拉第(Michael Faraday)在很多方面有傑出貢獻,特別是1831年發表的電磁感應定律,是電機、變壓器等裝置的重要理論基礎。
1845年,關於電磁現象的三個最基本的實驗定律:庫侖定律(1785年)、畢奧-薩伐爾定律(1820年)、法拉第電磁感應定律(1831 ~ 1845年)已被總結出來,法拉第的“電力線”和“磁力線”(現在也叫做“電場線”與“磁感線”)概念已發展成“電磁場概念”。1855年至1865年,麥克斯韋在全面地審視了庫侖定律、畢奧—薩伐爾定律和法拉第定律的基礎上,把數學分析方法帶進了電磁學的研究領域,由此導致麥克斯韋電磁理論的誕生。
在麥克斯韋之前,關於電磁現象的學說都以超距作用觀念為基礎,認為帶電體、磁化體或載流導體之間的相互作用,都是可以超越中間媒質而直接進行並立即完成的,即認為電磁擾動的傳播速度無限大。在那個時期,持不同意見的只有法拉第。他認為上述這些相互作用與中間媒質有關,是透過中間媒質的傳遞而進行的,即主張間遞學說。
麥克斯韋繼承了法拉第的觀點,參照流體力學的模型,應用嚴謹的數學形式總結了前人的工作,提出了位移電流的假說,推廣了電流的涵義,將電磁場基本定律歸結為四個微分方程,這就是著名的麥克斯韋方程組。他對這組方程進行了分析,預見到電磁波的存在,並斷定,電磁波的傳播速度為有限值(與光速接近),且光也是某種頻率的電磁波。上述這些,他都寫入題為《論電與磁》的論文中。
1887年,H. R.赫茲(Heinrich R. Hertz) 用實驗方法產生和檢測到了電磁波,證實了麥克斯韋的預見。1905~1915年間,A.愛因斯坦(Albert Einstein)的相對論進一步論證了時間、空間、質量、能量和運動之間的關係,說明電磁場就是物質的一種形式,間遞學說得到了公認。