第一定律:电通量(electric flux)(来自Gauss定律)

第二定律:磁通量(magnetic flux)(来自Gauss定律)

第三定律:电位(electric potential)(来自Faraday定律)

第四定律:电流(electric current)(来自Ampere定律)

在上述的方程式中,J、E、B、H是向量。此外,与Maxwell方程式相关的基本物理观念有:

●Maxwell方程式说明了电荷、电流、磁场和电场之间的交互作用。

●可用「Lorentz力」来形容电场和磁场施加在带电粒子上的物理作用力。

●所有物质对其它物质都具有一种组成关系。这包含:

1. 导电率(conductivity):电流与电场的关系(物质的奥姆定律):J=σE。

2. 导磁系数:磁通量和磁场的关系:B=μH。

3. 介电常数(dielectric constant):电荷储存和一个电场的关系:D=εE。

J = 传导电流密度,A/m2

σ= 物质的导电率

E = 电场强度,V/m

D = 电通量密度,coulombs/ m2

ε= 真空电容率(permittivity),8.85 pF/m

B = 磁通量密度,Weber/ m2或Tesla

H = 磁场,A/m

μ= 媒材的导磁系数,H/m

依据Gauss定律,Maxwell的第一方程式也称作「分离定理(divergence theorem)」。它可以用来说明由于电荷的累积,所产生的静电场(electrostatic field)E。这种现象,最好在两个边界之间做观察:导电的和不导电的。根据Gauss定律,在边界条件下的行为,会产生导电的围笼(也称作Faraday cage),充当成一个静电的屏蔽。在一个被Faraday箱包围的封闭区域,其外部四周的电磁波是无法进入此区域的。若在Faraday箱内有一个电场存在,则在其边界处,此电场所产生的电荷是集中在边界内侧的。在边界外侧的电荷会被内部电场排拒在外。

Maxwell的第二方程式表示,在自然界没有磁荷(magnetic charge)存在,只有电荷存在,也就是说没有单一磁极(magnetic monopole)存在。虽然,目前的统一场理论(Grand Unified Theory)预测有很少的磁荷存在,但迄今都无法从实验中证明。这些电荷是带正电的或负电的。磁场是透过电流和电场的作用产生的。由于电流和电场的发射,使它们成为辐射能量的来源点。磁场在电流四周形成一个封闭的循环,而磁场是由电流产生的。

Maxwell的第三方程式也称作「感应的Faraday定律」,说明当磁场环绕着一个封闭的电路时,此磁场会使此封闭电路产生电流。第三方程式和第四方程式是相伴的。第三方程式表示变动的磁场会产生电场。磁场通常存在于变压器或线圈,例如:马达、发电机…等。第三和第四方程式的交互作用,正是EMC的主要焦点。两者一起来说,它们说明了耦合的电场和磁场是如何以光速辐射或传播。这个方程式也说明了「集肤效应(skin effect)」的概念,它可以预测「磁屏蔽(magnetic shielding)」的有效性。此外,它也说明了电感的特性,而电感允许天线能合理地存在。

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