麦克斯韦电磁理论究竟讲了些什么 ？让我们一起来了解一下

经典力学、电磁理论、热力学、统计力学构成了经典物理学体系，那么电磁理论究竟讲了些什么，让我们一起来了解一下。

1831年，这是一个人类历史上都值得永远铭记的时刻，法拉第在这一年发现了电磁感应理论，这个理论标志着一场重大的工业和技术革命的到来，人类由蒸汽时代正在向电气化时代迈进，历史似乎早已冥冥之中注定，在这一年，另外一个正式带领大家迈入电气化时代的人降生了!他的名字叫做麦克斯韦。

麦克斯韦是继法拉第之后，又一位集电磁学大成于一身的伟大科学家。他全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。

在大学期间，麦克斯韦在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后，坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望，决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。

在经过十几年的研究之后，麦克斯韦把电磁场理论由介质推广到空间，更是假设在空间存在一种动力学以太(科学家认为以太是传播光的媒介，引力甚至电、磁力是在以太中传播的，由此发展了“光以太”假说)，它有一定的密度，具有能量和动量：它的动能体现磁的性质，势能体现电的性质，它的动量是电磁最基本的量，表示电磁场的运动性质和传力的特征。在1865年，他提出了一共包含20个变量的20个方程式，即著名的麦克斯韦方程组。他在1873年尝试用四元数来表达，但未成功!

1873年麦克斯韦将自己十几年的研究成功集结成册，出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。他还预言了电磁波的存在，电磁波的存在也正式敲开了现代无线通信的大门。

麦克斯韦建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。可以说，没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。

然而在当时，麦克斯韦却的学说却并没有得到承认，正如当初大家把亚里士多德的著作奉为神典永无错漏一般，18、19世纪的科学家也将牛顿奉为神明。

麦克斯韦为了推广自己的电磁学理论，最终积劳成疾，在1879年不幸逝世，所以到去世也没有将自己构想的麦克斯韦方程组完美地表达出来。

电磁场理论是研究电磁场中各物理量之间的关系及其空间分布和时间变化的理论。库仑定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。安培等人又发现电流元之间的作用力也符合平方反比关系。麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果，建立了完整的电磁场理论体系。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。

理论要点：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场，电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。电磁场对物质的影响与物质的性质有关。电磁场理论不仅是物理学的重要组成部分，也是电工技术的理论基础。

人们注意到电磁现象首先是从它们的力学效应开始的。库仑定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。 A.-M.安培等人又发现电流元之间的作用力也符合平方反比关系，提出了安培环路定律。基于这与牛顿万有引力定律十分类似，S.D.泊松、C.F.高斯等人仿照引力理论，对电磁现象也引入了各种场矢量，如电场强度、电通量密度(电位移矢量)、磁场强度、磁通密度等，并将这些量表示为空间坐标的函数。

但是当时对这些量仅是为了描述方便而提出的数学手段，实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。直到M.法拉第,他认为场是真实的物理存在,电力或磁力是经过场中的力线逐步传递的，最终才作用到电荷或电流上。他在1831年发现了著名的电磁感应定律，并用磁力线的模型对定律成功地进行了阐述。1846年,M.法拉第还提出了光波是力线振动的设想。J.C.麦克斯韦继承并发展了法拉第的这些思想，仿照流体力学中的方法，采用严格的数学形式,将电磁场的基本定律归结为4个微分方程，人们称之为麦克斯韦方程组。在方程中麦克斯韦对安培环路定律补充了位移电流的作用，他认为位移电流也能产生磁场。根据这组方程，麦克斯韦还导出了场的传播是需要时间的，其传播速度为有限数值并等于光速，从而断定电磁波与光波有共同属性，预见到存在电磁辐射现象。静电场、恒定磁场及导体中的恒定电流的电场，也包括在麦克斯韦方程中，只是作为不随时间变化的特例。

法拉第的电磁感应实验将机械功与电磁能联系起来，证明二者可以互相转化。麦克斯韦进一步提出：电磁场中各处有一定的能量密度，即能量定域于场中。根据这个理论，J.H.坡印廷1884年提出在时变场中能量传播的坡印廷定理,矢量E×H代表场中穿过单位面积上单位时间内的能量流。这些理论为电能的广泛应用开辟了道路，为制造发电机、变压器、电动机等电工设备奠定了理论基础。

麦克斯韦预言的电磁辐射，在1887年由H.R.赫兹的实验所证实。电磁波可以不凭借导体的联系，在空间传播信息和能量。这就为无线电技术的广泛应用创造了条件。 　电磁场理论给出了场的分布及变化规律，若已知电场中介质的性质,再运用适当的数学手段,即可对电工设备的结构设计、材料选择、能量转换、运行特性等，进行分析计算，因而极大地促进电工技术的进步。 　电磁场理论所涉及的内容都属于大量带电粒子共同作用下的统计平均结果，不涉及物质构造的不均匀性及能量变化的不连续性。它属于宏观的理论，或称为经典的理论。涉及个别粒子的性质、行为的理论则属于微观的理论，不能仅仅依赖电磁场理论去分析微观起因的电磁现象，例如有关介质的电磁性质、激光、超导问题等。这并不否定在宏观意义上电磁场理论的正确性。电磁场理论不仅是物理学的重要组成部分，也是电工技术的理论基础。

回顾麦克斯韦出生和逝世年月，我们会发现两个惊人的巧合——麦克斯韦出生的那一年，法拉第发现了电磁感应;麦克斯韦去世的那一年，爱因斯坦出生。

爱因斯坦一生对麦克斯韦极为推崇，他后来取得的很多研究成果(狭义相对论等)，都离不开麦克斯韦的前期贡献。也有人戏称，爱因斯坦是麦克斯韦的隔世弟子。

1931年，在麦克斯韦诞辰一百周年的纪念会上，爱因斯坦评价麦克斯韦的建树，是“牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作。”

量子论创立者普朗克也是麦克斯韦的忠实拥趸。他是这么评价麦克斯韦的：“他的光辉名字将永远镌刻在经典物理学的门扉上，永放光芒。从出生地来说，他属于爱丁堡;从个性来说，他属于剑桥大学;从功绩来说，他属于全世界。”