大学物理电子教案10电磁场理论
大学物理教案：电磁场和电磁波
大学物理教案：电磁场和电磁波
引言
在本节课中，我们将学习关于电磁场和电磁波的基本知识。
电磁场和电磁波是
物理学中重要的概念，对我们理解和应用现代科技都非常关键。
通过本次课程，我们将深入了解电磁场的性质、几个重要定律以及电磁波的特性。
一. 电磁场
1. 定义和基本概念
•什么是电磁场？
•为什么我们需要引入电磁场这个概念？
2. 麦克斯韦方程组
•麦克斯韦方程组的含义和形式
•各个方程的物理意义
3. 电荷、电流与电势能
•如何计算由带有静止或运动的点电荷产生的静电力？
•描述根据库仑定律计算点外处于两个点正、负点之间带正或负点所受力大小与方向？
•如何描述一个导线（包括绝缘体）中传输或存储的自由载流子所呈现出来的因与场的关系？
•介绍电势能、静电能与耗散功率的概念。
二. 电磁波
1. 基本概念和性质
•什么是电磁波？
•电磁波具有哪些特性？
2. 麦克斯韦方程组的解
•推导出电磁波的麦克斯韦方程组解，即菲涅尔积分和傅里叶变换。
•介绍定态过程、行波、群速度等概念。
3. 典型的电磁波
•高频天线计算及应用。
•平面旅行通道（空）、同轴双线传输系统成相比较等。
总结
在这堂课中，我们了解了电磁场和电磁波的基本知识。
通过学习各种定律和方程，我们可以更好地理解物理学中最为重要且普遍适用的知识。
了解这些内容对于我们理解现代科学技术以及应用它们来解决实际问题非常重要。
希望通过这门课程，你可以深入了解并掌握这些概念，并将它们应用于实际生活和工作中。
大学物理电磁场的基本理论
大学物理电磁场的基本理论电磁场是物质世界中最基本的物理现象之一，也是大学物理课程的重要内容之一。
电磁场理论的研究，对于揭示物质世界的运动规律和电磁波的传播机制具有重要意义。
本文将介绍大学物理中关于电磁场的基本理论，包括电场、磁场的概念与本质、电磁场的相互作用以及电磁波的特性。
一、电场的概念与本质电场是由电荷所产生的一种物理量，它描述了在电荷存在的空间中，其他电荷所受到的力的情况。
电场的概念最早由法拉第提出，通过他的实验肯定了电场的存在。
根据库伦定律，电场强度 E 的大小与电荷 q 之间成正比，与距离 r的平方成反比。
即 E ∝ q/r^2。
这意味着电场是一种场量，它在空间中的分布由电荷的性质和位置确定。
在电场中，电荷会受到力的作用，力的大小与电场的强度有关，方向则与电荷的性质有关。
电场的本质是电荷之间的相互作用。
二、磁场的概念与本质磁场是由磁荷或运动电荷所产生的一种物理量，它描述了在磁荷存在的空间中，其他运动电荷所受到的力的情况。
磁场的概念最早由奥斯特瓦德提出，通过他的实验证实了磁场的存在。
磁场的表现形式有磁感应强度 B 和磁场强度 H。
磁感应强度 B 描述了磁场对运动电荷的作用，磁场强度 H 描述了磁场对磁荷的作用。
根据洛伦兹力定律，运动电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
磁场的本质是磁荷之间的相互作用和运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力。
三、电磁场的相互作用电场和磁场之间存在着紧密的联系，它们是相互依存的物理量。
当电流通过导线时，周围会形成磁场，这种现象被称为安培环路定律。
根据安培环路定律，通过一条闭合回路的磁场强度与这条回路内通过的电流成正比。
根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场可以感应出电场。
即当磁场通过一个闭合回路时，会在回路上产生感应电动势和电流。
这种现象被称为法拉第电磁感应。
电磁感应的经典实验是法拉第的环路实验，通过改变磁场的强度或方向，可以观察到感应电流的变化。
四、电磁波的特性电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的一种能量传播的方式。
电磁场与电磁波电子教案
电磁场与电磁波电子教案第一章：电磁场的基本概念1.1 电荷和电场介绍电荷的性质和分类解释电场的概念和电场线电场强度的定义和计算电场的叠加原理1.2 磁场和磁力介绍磁铁和磁性的概念解释磁场的概念和磁感线磁感应强度的定义和计算磁场的叠加原理1.3 电磁感应介绍法拉第电磁感应定律解释感应电动势和感应电流的产生电磁感应的实验现象和应用第二章：电磁波的基本性质2.1 电磁波的产生和传播介绍麦克斯韦方程组和电磁波的理论基础解释电磁波的产生和传播过程电磁波的波动方程和波长、频率、速度的关系2.2 电磁波的能量和动量介绍电磁波的能量密度和能量传递解释电磁波的动量和动量传递电磁波的辐射压和辐射阻力的概念2.3 电磁波的偏振和反射、折射介绍电磁波的偏振现象和偏振光的性质解释电磁波在介质中的反射和折射现象反射定律和折射定律的原理及应用第三章：电磁波的传播和辐射3.1 电磁波在自由空间中的传播介绍自由空间中电磁波的传播特性解释电磁波的辐射和天线原理电磁波的辐射强度和辐射功率的概念3.2 电磁波在介质中的传播介绍电磁波在介质中的传播规律解释介质的折射率和介电常数的概念电磁波在介质中的衰减和色散现象3.3 电磁波的辐射和天线原理介绍天线的分类和基本原理解释天线的辐射特性和发展电磁波的辐射模式和天线的设计方法第四章：电磁波的应用4.1 电磁波在通信技术中的应用介绍电磁波在无线通信中的应用解释无线电波的传播和传播损耗电磁波在移动通信和卫星通信中的应用4.2 电磁波在雷达技术中的应用介绍雷达技术的基本原理和组成解释雷达方程和雷达的探测距离电磁波在雷达系统和雷达导航中的应用4.3 电磁波在医疗技术中的应用介绍电磁波在医学影像诊断中的应用解释磁共振成像（MRI）的原理和应用电磁波在放射治疗和电磁热疗中的应用第五章：电磁波的防护和辐射安全5.1 电磁波的辐射和防护原理介绍电磁波的辐射对人体健康的影响解释电磁波的防护原理和防护措施电磁屏蔽和电磁兼容的概念5.2 电磁波的辐射标准和法规介绍国际和国内电磁波辐射的标准和法规解释电磁波辐射的限制和测量方法电磁波辐射管理的政策和监管措施5.3 电磁波的辐射安全和防护措施介绍电磁波辐射的安全距离和防护措施解释电磁波辐射的个人防护和公共场所的防护措施电磁波辐射的环保意识和公众宣传的重要性第六章：电磁波在电力系统中的应用6.1 电磁波在电力传输中的应用介绍高压输电线路中的电磁干扰问题解释输电线路的屏蔽和接地措施电磁波在特高压输电技术中的应用6.2 电磁波在电力系统监测与控制中的应用介绍电力系统中的电磁场监测和测量技术解释电磁波在电力系统状态监测和故障诊断中的应用电磁波在智能电网和分布式发电系统中的应用6.3 电磁波在电力设备中的影响及防护分析电磁波对电力设备的干扰和影响解释电磁兼容性设计在电力设备中的应用电磁波防护措施在电力设备中的实施方法第七章：电磁波在交通领域的应用7.1 电磁波在铁路交通中的应用介绍铁路信号系统和电磁波在信号传输中的应用解释铁路通信和列车无线通信系统中电磁波的应用电磁波在铁路自动控制系统中的应用7.2 电磁波在汽车交通中的应用介绍汽车电子设备和电磁波的应用解释车载通信系统和电磁波在车辆导航中的应用电磁波在智能交通系统中的应用7.3 电磁波在航空和航天领域的应用介绍电磁波在航空通信和导航中的应用解释电磁波在卫星通信和航天器通信中的应用电磁波在航空航天器中的其他应用，如雷达和遥感技术第八章：电磁波在工科领域的应用8.1 电磁波在电子工程中的应用介绍电磁波在无线电发射和接收中的应用解释电磁波在微波器件和天线技术中的应用电磁波在射频识别（RFID）技术中的应用8.2 电磁波在光电子学中的应用介绍电磁波在光纤通信中的应用解释电磁波在激光器和光电器件中的应用电磁波在光电探测和成像技术中的应用8.3 电磁波在生物医学领域的应用介绍电磁波在医学诊断和治疗中的应用解释电磁波在磁共振成像（MRI）和微波热疗中的应用电磁波在其他生物医学技术中的应用，如电疗和电磁屏蔽第九章：电磁波的环境影响和政策法规9.1 电磁波的环境影响分析电磁波对环境和生物的影响，如电磁辐射污染解释电磁波的环境监测和评估方法电磁波环境保护措施和可持续发展策略9.2 电磁波的政策法规介绍国际和国内关于电磁波辐射的政策法规解释电磁波辐射的标准和限制条件电磁波辐射管理的政策和监管措施9.3 电磁波的公众宣传和教育分析电磁波辐射的公众认知和误解解释电磁波辐射的安全性和健康影响电磁波辐射的公众宣传和教育方法第十章：电磁波的未来发展趋势10.1 新型电磁波技术和材料的研究介绍新型电磁波发射和接收技术的研究解释新型电磁波传输材料和超材料的研究进展电磁波技术在未来的应用前景10.2 电磁波在新型能源领域的应用介绍电磁波在太阳能和风能等新型能源领域的应用解释电磁波在智能电网和能源互联网中的应用电磁波在未来能源系统中的作用和挑战10.3 电磁波与物联网和大数据的结合分析电磁波在物联网通信中的应用解释电磁波在大数据传输和处理中的作用电磁波在未来物联网和大数据技术中的挑战和发展趋势重点和难点解析一、电磁场的基本概念：理解电荷、电场、磁场和磁力的基本性质，以及电磁感应的原理。
大学物理电子教案
教案标题：大学物理——电磁学一、教学目标1. 让学生掌握电磁学的基本概念、定律和公式，理解电磁现象的本质。
2. 培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生对物理学的学习兴趣，培养学生的科学思维和实验技能。
二、教学内容1. 静电场（1）静电荷、电场强度、电势、电势差、电容等基本概念。
（2）高斯定律、法拉第电磁感应定律、电场力做功与电势能变化的关系等基本定律。
（3）静电场的能量、静电平衡、电场线等知识点。
2. 稳恒磁场（1）磁场、磁感应强度、磁场方向、磁通量等基本概念。
（2）安培环路定理、法拉第电磁感应定律等基本定律。
（3）磁场的能量、磁通量守恒、磁介质等知识点。
3. 电磁感应（1）电磁感应现象、感应电动势、感应电流等基本概念。
（2）楞次定律、法拉第电磁感应定律等基本定律。
（3）电磁感应的应用，如发电机、变压器等。
4. 交流电（1）交流电的基本概念，如周期、频率、角频率等。
（2）交流电的合成与分解、有效值、瞬时值、相位等知识点。
（3）交流电路的基本定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
（4）电阻、电感、电容在交流电路中的作用。
5. 麦克斯韦方程组（1）麦克斯韦方程组的基本内容。
（2）电磁波的产生、传播、反射、折射等知识点。
（3）电磁波的能量、动量、辐射压等特性。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、定律和公式，阐述电磁学的基本原理。
2. 演示法：通过实验演示电磁现象，增强学生的直观感受。
3. 讨论法：组织学生讨论电磁学问题，培养学生的思维能力。
4. 练习法：布置课后习题，让学生巩固所学知识。
四、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况等。
2. 期中考试：测试学生对电磁学基本知识的掌握程度。
3. 期末考试：全面考察学生对电磁学知识的掌握和应用能力。
五、教学资源1. 教材：选用权威、适合的电磁学教材。
2. 实验设备：具备电磁学实验所需的仪器和设备。
3. 网络资源：利用网络资源，如科普文章、教学视频等，丰富教学内容。
大学物理课教案：电磁场与电磁波的基本原理
大学物理课教案：电磁场与电磁波的基本原理1. 引言在大学物理课中，电磁场与电磁波是重要的内容之一。
本教案将介绍电磁场和电磁波的基本原理，并提供相关的实例和问题。
2. 电磁场2.1 电荷和电场•描述带有静止电荷的空间相互作用。
•赋予学生基本的静电力和静电势概念。
2.2 静电场中的高斯定律•高斯定律是描述静止的点电荷或连续分布带来的效果。
2.3 感应法拉第定律•描述时间变化磁场产生感应电动势。
2.4 线性时变欧姆定律•描述线性时变磁场中导体中感应出来的涡旋感应电动势及该涡旋感应对于原因稳态状态下阻尼板上“真”启反弹时所做功。
3. Maxwell方程组3.1 定义麦克斯韦方程组•· 四个方程式描述了电磁场的动态。
•· 给出麦克斯韦方程组的基本形式。
3.2 麦克斯韦方程组的基本原理•理解麦克斯韦方程组背后的物理规律与相互关系。
4. 电磁波4.1 定义和特点•描述电磁波是如何通过媒介中传播。
4.2 Maxwell方程组推导出的波动方程•利用麦克斯韦方程组来推导出电磁波的波动方程。
4.3 具体类型的电磁波•包括可见光、无线通信中使用的无线电波、微波和X射线等。
5. 应用实例与问题解析在教案最后，提供一些应用实例和问题解析，以便学生更好地理解课堂教学内容和实践运用能力。
例如： - 实例：如何利用Maxwell方程组计算引力场带来的天体运动轨迹？ - 问题：当一个家庭电器无线路由器发射频率为2.4GHz的信号时，它对周围环境产生什么样的电磁波？6. 总结通过本教案，学生将了解电磁场与电磁波的基本原理，掌握Maxwell方程组和相关概念，并应用于相关实例和问题解析中。
以上是针对大学物理课的电磁场与电磁波的基本原理的教案内容编写。
在授课过程中，请结合具体教材和其他参考资料进行更全面和深入的讲解。
大学物理电子教学教案
教学目标：1. 理解电磁场的基本概念和基本方程。
2. 掌握电磁场中电荷和电流的相互作用规律。
3. 能够运用电磁场理论解决简单的物理问题。
教学重点：1. 电磁场的基本方程及其物理意义。
2. 麦克斯韦方程组的理解与应用。
教学难点：1. 麦克斯韦方程组的数学推导与理解。
2. 电磁场能量密度与能量流的理解。
教学对象：大学物理专业本科生教学时间：2课时教学环境：多媒体教室、实验器材教学过程：一、导入1. 引导学生回顾电磁学的基本概念，如电场、磁场、电荷、电流等。
2. 提出问题：如何描述电磁场的规律？如何理解电磁场的能量？二、讲授新课1. 电磁场的基本方程- 讲解库仑定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律等基本定律。
- 推导出麦克斯韦方程组，并解释其物理意义。
- 通过实例说明麦克斯韦方程组在实际问题中的应用。
2. 麦克斯韦方程组的数学推导- 以电场为例，推导出高斯定律的数学表达式。
- 以磁场为例，推导出法拉第电磁感应定律的数学表达式。
- 以电流为例，推导出安培环路定律的数学表达式。
3. 电磁场能量密度与能量流- 解释电磁场能量密度的概念，并给出计算公式。
- 解释电磁场能量流的概念，并给出计算公式。
- 通过实例说明电磁场能量密度与能量流在实际问题中的应用。
三、课堂练习1. 学生独立完成课后习题，巩固所学知识。
2. 教师选取典型习题进行讲解，帮助学生理解和掌握。
四、实验演示1. 演示电磁场实验，如电磁感应实验、电场线实验等。
2. 学生观察实验现象，分析实验数据，加深对电磁场理论的理解。
五、总结与反思1. 教师总结本节课的重点内容，强调麦克斯韦方程组的重要性。
2. 学生反思本节课的学习内容，提出疑问和困惑。
教学评价：1. 课后习题完成情况。
2. 学生在课堂练习中的表现。
3. 学生对电磁场理论的理解程度。
教学资源：1. 《大学物理》教材。
2. 多媒体课件。
3. 电磁场实验器材。
备注：在教学过程中，教师应注重引导学生主动思考，培养学生的创新意识和实践能力。
大学物理电子教案10电磁场理论
《大学物理》教案二〇一五年三月第10章 电磁场理论内容：全电流定律麦克斯韦方程组10.1全电流定律麦克斯韦对电磁场的重大贡献的核心是位移电流的假说。
位移电流是将安培环路定理运用于含有电容器的交变电路中出现矛盾而引出的。
我们知道，在稳恒电流中传导电流是处处连续的，磁场与传导电流之间满足安培环路定理电流是稳恒的，所以∑i I 应该是穿过以该闭合回路L 为边界的任意形状曲面S 的传导电流。
在非稳恒条件下，安培环路定理是否还成立？对于S 1曲面，因有传导电流穿过该曲面，故应用安培环路定理而对于S 2面来说，因没有传导电流通过S 2，因此有可见，在非稳恒电流的磁场中，把安培环路定理应用到以同一闭合回路L 为边界的不同曲面时，得到完全不同的结果。
也就是说安培环路定理在非稳恒的情况下不适用了。
麦克斯韦注意到了安培环路定理的局限性，他注意到电容器充放电时，极板间虽无传导电流，却存在着变化的电场。
麦克斯韦在仔细审核了安培环路定理后，肯定了电荷守恒定律，对安培环路定理作了修改。
为了解决电流不连续的问题，麦克斯韦提出了位移电流的假设，把变化的电场视为电流，称为“位移电流”。
电容器充放电时，设t 时刻A 极板电荷为＋q ，电荷密度为＋σ，B 极板电荷为－q ，电荷密度为－σ，极板面积为S ，则导线中传导电流为图10-2 位移电流在电容器充放电过程中，板上的电荷面密度为σ，两极板之间的电位移矢量大小D=σ和电位移通量DS D =Φ都是变化的，电位移通量对时间的变化率就称为“位移电流”I d ，即dtdD j d = （10-2） 麦克斯韦称I d 为位移电流强度，称j d 为位移电流密度。
当电容器充电时，板上σ增加，极板之间电场E 也增大，电位移随时间变化率dtdD 的方向与电场方向一致，同时也与导体中电流方向一致；当放电时，板上σ减小，极板之间电场E 也减小，电位移随时间的变化率dtdD 的方向与D 方向相反同时也与导体中电流方向一致。
大学物理课教案：电磁场与电磁波
大学物理课教案：电磁场与电磁波概述本节课将介绍电磁场和电磁波的基本概念和特性。
我们会探索电荷、电场、磁场和电磁波之间的关系，以及它们在实际应用中的重要性。
通过这堂课，学生将深入了解电磁现象的本质，并学习如何应用所学知识解决相关问题。
学习目标•了解电荷和带电粒子对周围空间产生的影响•掌握计算静态电场和磁场的基本公式•理解电荷在运动时产生的电流和磁场•学会描述平面波、球面波等不同类型的电磁波•理解电磁波传播速度和频率与波长之间的关系教学内容1. 电荷和带电粒子•正(负)点电荷概念及其特性•兹曼效应：带有自旋角动量的粒子产生出外加稳恒强 (匀) 系外部正(负) 唯一空间点或静(镜) 恒场电荷2. 静态电场•电荷分布与电场强度的关系•库仑定律：点电荷之间的相互作用力与距离的关系•流入(出)一物体特定表面单位面积上对静止不动呆无穷大小扭曲区间微小侧倾柱状轴向柱型流流密度成比（反）例 (证实伟尼尔、奥斯特里哥姆和卡斯培考次数)3. 静态磁场•计算磁场所需考虑的重要因素•磁感应强度和磁场中带有电流的导线之间的关系•安培定律：通过闭合回路的总磁通量等于通过该回路绕过的电流总量4. 运动中的电荷和磁场•带有速度运动(伴随永久比非球形速率变化时间足常) 的粒子在其周围产生旋转奥法定行最易引起配比(驱起世低压)对称轴, 分泌适宜而行星体相同但方位朝向内容同守恒聚能圆桌至轨9919.8902一段同性的自标陪边(加速康)电流和相应的磁场•洛伦兹力和洛伦兹定律: 运动带电粒子在外部磁场中受到的力和加速度与磁场强度、电荷和速度之间的关系5. 电磁波•描述电磁波的基本性质和特点•波长、频率和传播速度之间的关系•平面波、球面波等不同类型的电磁波实验活动为了增强学生对电磁场与电磁波的理解，可以进行以下实验活动：1.静态电场测量：通过使用静态电荷分布或带有点电荷的导体板，利用静态电场仪器测量不同位置处的电场强度，并绘制等势线图。
2.磁感应强度测量：在一个闭合回路中通过不同大小和方向的电流，并使用霍尔效应传感器测量不同位置处的磁感应强度。
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《大学物理》教案二〇一五年三月
第10章 电磁场理论
内容：全电流定律
麦克斯韦方程组
10.1全电流定律
10.1.1位移电流
麦克斯韦对电磁场的重大贡献的核心是位移电流的假说。
位移电流是将安培环路定理运用于含有电容器的交变电路中出现矛盾而引出的。
我们知道，在稳恒电流中传导电流是处处连续的，磁场与传导电流之间满足安培环路定理
0i L i d I μ⋅=∑⎰
B l 电流是稳恒的，所以∑i I 应该是穿过以该闭合回路L 为边界的任意形状曲面S 的传导电流。
在非稳恒条件下，安培环路定理是否还成立？
对于S 1曲面，因有传导电流穿过该曲面，故应用安培环路定理
I l B 0
L d μ=•⎰ 而对于S 2面来说，因没有传导电流通过S 2，因此有
0d L
=•⎰l B 可见，在非稳恒电流的磁场中，把安培环路定理应用到以同一闭合回路L 为边界的不同曲面时，得到完全不同的结果。
也就是说安培环路定理在非稳恒的情况下不适用了。
麦克斯韦注意到了安培环路定理的局限
性，他注意到电容器充放电时，极板间虽无
传导电流，却存在着变化的电场。
麦克斯韦
在仔细审核了安培环路定理后，肯定了电荷
守恒定律，对安培环路定理作了修改。
为了
解决电流不连续的问题，麦克斯韦提出了位
移电流的假设，把变化的电场视为电流，称
为“位移电流”。
电容器充放电时，设t 时刻A 极板电荷为＋q ，电荷密度为＋σ，B 极板电荷为－q ，电荷密度为－σ，极板面积为S ，则导线中传导电流为
图10-2 位移电流
()dt d S dt S d dt dq I c σσ===
dt
d dt dq
S I j c c σ===S dt
d S dt dq S I j c c σ=== 在电容器充放电过程中，板上的电荷面密度为σ，两极板之间的电位移矢量大小D=σ和电位移通量DS D =Φ都是变化的，电位移通量对时间的变化率就称为“位移电流”I d ，即
()c D d I dt
d S dt dD S dt DS d dt d I ====Φ=σ dt
dD j d = dt dD j d =
（10-2） 麦克斯韦称I d 为位移电流强度，称j d 为位移电流密度。
当电容器充电时，板上σ增加，极板之间电场E 也增大，电位移随时间变化率dt
dD 的方向与电场方向一致，同时也与导体中电流方向一致；当放电时，板上σ减小，极板之间电场E 也减小，电位移随时间的变化率dt
dD 的方向与D 方向相反同时也与导体中电流方向一致。
为此，麦克斯韦提出假设：电容器中变化的电场可以看作是一种电流，其大小等于传导电流，方向与传导电流相同，即位移电流。
这样，电容器两极板之间传导电流虽然中断了，但是有位移电流接替，于是解决了含有电容器的电路中电流不连续的问题。
10.1.2 全电流定律
麦克斯韦认为与传导电流的磁效应相同，位移电流按同样的规律在空间激发涡旋磁场，称为感生磁场。
麦克斯韦的这一观点现在已为实验证实。
导线中传导电流Ic 产生的磁场强度为B 1，应用安培环路定理可得：
1c B dl I ⋅=⎰
以B 2表示感生磁场的磁场强度，仿照传导电流的情形可以建立关于I d 的安培环路定理：
2d B dl I ⋅=⎰
c d B dl I I ⋅=+⎰ 麦克斯韦把传导电流I c 和位移电流I d 合称为全电流。
B=B 1+B 2是全电流产生的
磁场强度，称为全电流定理。
需要指出的是，虽然位移电流与传导电流一样激发涡旋磁场，但两者有根本区别：传导电流是由电荷的宏观定向运动形成的，而位移电流则是由变化电场所激发的。
麦克斯韦所作的两个基本假设是：变化磁场激发感生电场和变化电场激发感生磁场，将电场与磁场更为紧密地联系在一起，形成统一电磁场。
麦克斯韦根据变化电场和变化磁场的相互激发，预言了电磁波的存在。
20年后赫兹用实验证实了这一预言，从而也证实了上述两个基本假设的正确性。
只有那种有准备的头脑，才不会放过科学的机遇。
10.2麦克斯韦方程组
麦克斯韦电磁场理论的基本概念包括两个主要内容，即：①除静止电荷激发无旋电场外，变化的磁场还将激发涡旋电场；②变化的电场和传导电流一样激发涡旋磁场。
这就是说，变化的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。
（1）静电场的高斯定理
自由电荷激发的电场和变化磁场激发的电场性质并不相同。
在前节中，我们已假定高斯定理在普遍情况下也适用，也就是说，它不仅适用于静电场也适用于运动电荷的电场，即在自由电荷所激发的电场中，通过任何封闭曲面的电位移通量等于它包围的自由电荷量的代数和。
变化磁场激发的电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，所以对封闭曲面的通量无贡献。
在一般情况下，电场可以由自由电荷和变化磁场共同激发，如用D 表示总电位移，根据以上的论述，不难得出介质中电场的高斯定理为：
q dV d V S ==•⎰⎰ρS D
上式告诉我们：在任何电场中，通过任何封闭曲面的电位移通量等于这封闭面内自由电荷量的代数和。
这是麦克斯韦方程组中的第一个方程，此方程不仅在静电场中成立，即使在电荷和电场都随时间变化时仍然成立。
此定理反映了电场是有源场这一性质。
（2）静电场的安培环路定理
由静止电荷激发的静电场中场强线是不闭合的，场强沿闭合回路的积分为零，即静电场的环路定理为：
0d L
=•⎰l E 此时可以把电场理解为完全是由自由电荷激发的。
（3）稳恒磁场的高斯定理
磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场激发，激发的方式虽然不同，但它们所激发的磁场都是涡旋场，磁感应线都是闭合线。
因此，在任何磁场中，通过任何封闭曲面的磁通量总是等于零。
故磁场的高斯定理是：
0d S
=•⎰S B 即：磁场中，通过任意闭合曲面的磁通量等于零。
同样，此定理不仅在不随时间变化的恒定磁场中成立，即使在随时间变化的非恒定磁场中仍然成立。
此定理反映了磁场是无源场的性质。
（4）稳恒磁场的安培环路定理
通过前面学习我们知道，在恒定磁场中磁场强度沿任意闭合曲线的积分等于通过该曲线所包围任意曲面的电流的代数和，这称为恒定磁场的环路定理，其数学表达式为：
c L S c
d j d I S l B =•=•⎰⎰
式中，等式右侧的电流为电荷定向运动形成的，称为传导电流，为了与位移电流加以区分，我们用I c 表示传导电流。
传导电流等于传导电流面密度（通过曲面单位面积的电流）j c （其方向与电流的流向相同）在面S 上的积分，即
⎰⋅=S
c c
d S j I 上述这些定理都是孤立地给出了静电场和稳恒磁场的规律，对变化电场和变化磁场并不适用。
（1）变化电场的高斯定理
q dV d V S ==•⎰⎰ρS D
（2）变化电场的安培环路定理
根据场强与电势的关系我们知道，场强沿路径积分应等于对应的电势差，即电动势，在变化电场中，此电动势是磁场变化产生的，因而是感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，此感应电动势应等于回路中磁通量随时间的变化率的负值，整理得：
S B l E d t
-d S L •∂∂=•⎰⎰ （3）变化磁场的高斯定理
0d S
=•⎰S B （4）变化磁场的安培环路定理
（1）在非恒定磁场中，虽然对应的传导电流不一定连续，但若考虑传导电流和位移电流的和d c I I I +=，则电流是连续的；
（2）位移电流与传导电流一样，也会在其周围激发磁场，根据位移电流与变化电场的关系可知，磁场实际上是变化电场激发的。
麦克斯韦运用这种思想把恒定磁场中的安培环路定理中的电流重新定义为传导电流与位移电流的和，进而把恒定磁场中的安培环路定理推广到任意磁场中，得出麦克斯韦方程组
中的第四个方程，即
⎰⎰•∂∂+=•L S c d t
d S D j l B ）（ 麦克斯韦方程组是对整个电磁场理论的总结，它形式上简洁优美，全面反映了电磁场的基本性质和规律。
麦克斯韦电磁理论的建立是19世纪物理学史上的又一个重要里程碑。
正如爱因斯坦在一次纪念麦克斯韦诞辰时所说的，“这是自牛顿以来物理学上所经历的最深刻和最有成果的一次变革”。