问:研究拓展麦克斯韦方程组指导高速运动
- 答:英国物理学家麦克斯韦建立的方程组将电学、磁学和光学统一起来,实现了经典物理学领域的一次大一统。麦克斯韦方程组对现代科学和技术产生了革命性的影响,为无线通信、广播、航空航天、雷达、遥感、计算机和移动电话等技术的发展提供了坚实的科学基础。
像任何其它的偏微分方程一样,麦克斯韦方程组的成立是有条件的,即麦克斯韦方程组对动态介质描述的缺失。
王中林意识到,如果介质是运动的,它的分布随时间变化而变化,例如高速运动的飞机、运行的火车等,此时方程不能严格成立。为了推导出在有运动介质情况下的麦克斯韦方程组,他从原方程组的积分形式出发,结合对方程的修正,建立了拓展型的麦克斯韦方程组。
2017年,王中林首次拓展了位移电流的表达式,在电位移矢量D中引入Ps项,用来推导纳米发电机的输出功率。2019年王中林推导出了纳米发电机的输运方程、Ps项的解析表达式,以及不同负载下纳米发电机的输出功率和空间电磁场分布及其辐射的通用表达式。2021年,王中林探讨了运动介质的麦克斯韦方程组的广泛应用。
纳米发电机是麦克斯韦方程组继电磁波理论和相关技术后在能源与传感方面的另一重大应用。
王中林表示,如果将该方程组应用于高速运动目标的探测方面,比如运动中的高铁、高速飞行的飞机甚至星球运行等,可以解决高速运动目标与电磁波相互作用、散射电磁波探测和目标特征精确提取等难题。更重要的是,由于拓展型麦克斯韦方程组中引入了速度项,不但可以研究最常见的多普勒效应,同时也包括了电磁波的振幅和相位的变化,在航空、航天等需要无线通信的领域具有巨大的潜在应用前景。
拓展型麦克斯韦方程组,成功将电磁场理论推广到运动的介质情形,解决了经典电磁学使用范围的问题,奠定了运动介质电动力学的理论基础,对基础科学和关键前沿技术将产生深远影响。
问:我的论文题目是用麦克斯韦方程组浅谈磁场的性质 我是学物理的 能给些建议吗 谢谢
- 答:我是学物理师范专业,毕业论文是生物物理学关于基因数据库的。你所说的用麦克斯韦方程组浅谈磁场的性质,那么这个范围有点狭窄但可写的内容又有很多,你如果写纯粹是研究调研的话,我个人建议你先参考一些前人。如果写得是有些前言的东西,自己先复习下相关知识,找灵感,找到头绪后看看是不是已经有人已经写了相关东西,参阅后再写。
- 答:麦克斯韦方程组 可以得出电磁场电磁波许多特性,随便举几个例子:
比如 磁场是无源场、因为旋度为零。
电场在没有电荷的地方是无源的,因为散度为零。
还有反射定律:
入射角等于反射角;是因为电场在切向的连续性,这个还是由麦克斯韦方程组推出来的。
再比如电磁波的传播规律:
1电磁波的速度
对麦克斯韦方程组里电场的旋度求旋度,代入另一个方程,推出来亥姆赫兹方程。这个方程表明电磁场的方程是波动方程,速度是确定的,波的速度是确定的C。
2.电磁波是横波
这个也是由电场 磁场的散度为0推出来的。
总之 电磁场的性质都可以由麦克斯韦方程组推出来的。
问:麦克斯韦方程组的推导过程
- 答:上帝说,要有光,于是便有了光。光的量子性可以解释光的产生和吸收规律。
要谈光的传播规律,首先要明白光的本质是一种电磁波。光的传播规律,也就是电磁波的传播规律。人类真正理解电磁波,耗时漫长。
两千多年前,人类发现摩擦后的琥珀能吸引微小物体、磁石能吸铁。后来,甚至能用指南针进行各种航海活动,却并不通晓这些“电磁现象”背后的本质。
直到1785年,库仑创立了电荷之间相互作用力的数学关系式,这才有电学发展史上的第一个定量规律。
1820年,奥斯特发现电流能产生磁场。同年,安培计算出两个电流之间的相互作用力,并给出电流产生磁场的数学表达式。
1831年,自学成才的天才实验科学家法拉第,发现了电磁感应现象,并提出时变磁场产生时变电场的理论学说,由于他数学功底欠缺,未能将其成果表示成精确的定量理论。1845年,物理学家纽曼给出了法拉第电磁感应定律的数学表达式。
1873年,麦克斯韦提出“位移电流”的概念,建立了时变电场产生时变的磁场的理论学说。结合前辈们的成果,用数学方程严格地描述了电磁场应该遵循的规律,推导出电磁场的波动方程,并预言电磁波的存在,顺便发现电磁波的传播速度和光速的一致性。于是他推断,光的本质是一种电磁扰动,由振荡的电场和磁场组成。(后面附有简要推导过程)
1887年,赫兹用振荡电路证明了麦克斯韦预言的正确性。另外,这组方程式还直接催生了狭义相对论和光子晶体理论的诞生。
目前,人类已经迈入虚拟代替现实的阶段,无线互联网、卫星定位、无线通信、微波遥感等信息技术,其传输信息的媒介都是电磁波。我们在享受这些科技成果之余,可以了解一下麦克斯韦。