從公元前活到現在的同學應該都知道。
很早以前,人們就發現了電荷之間和磁體之間都有作用力。
但是最初,人們並未把這兩種作用聯繫起來。
直到人們發現有些被閃電噼中的石頭會具有磁性,於是猜測出電與磁之間可能存在某種關係。
再往後的故事就很簡單了。
奧斯特發現電可以產生磁,法拉第發現了磁可以產生電。
人們終於認識到電與磁的關係密不可分,開始利用磁鐵製造發電機,也利用電流製造電磁鐵。
不過此前提及過。
法拉第雖然發現了電磁感應現象,並且用磁鐵屑表示出了磁感線。
但最終歸納出電磁感應定律的,則是今天同樣出現在教室里的紐曼和韋伯。
只是他們為了紀念法拉第的貢獻,所以才將這個公式命名為法拉第電磁感應定律。
紐曼和韋伯的推導過程涉及到了的紐曼失量勢an和韋伯失量式aw,比較複雜,這裏就不詳細深入解釋了。
總而言之。
法拉第電磁感應定律的終式如下:
1.e=nΔΦ/t
(1)磁通量的變化是由面積變化引起時,ΔΦ=bΔs,則e=nbΔs/t;
(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時,ΔΦ=Δbs,則e=nΔbs/t;
(3)磁通量的變化是由於面積和磁場變化共同引起的,則根據定義求,ΔΦ=Φ末-Φ初,
2.導體棒切割磁感線時:e=blv
3.導體棒繞一端轉動切割磁感線時:e=bl2
4.導線框繞與b垂直的軸轉動時:e=nbs。
看到這些公式,是不是回憶起了被高中物理支配的恐懼?
咳咳
而徐雲正是在這個基礎上,寫下了另一個令法拉第頭皮發麻的公式:
▽x(▽xe)=▽(▽·e)-(▽·▽)e=▽(▽·e)-▽2e
▽2t=?2t/?x2+?2t/?y2+?2t/?z2。
沒錯。
聰明的同學想必已經看出來了。
第一個小公式是失量的三重積公式推電場e的旋度的旋度,第二個則是電場的拉普拉斯。
其中旋度這個名稱也就是url,是由小麥在1871年提出的詞彙。
但相關概念早在1839在光學場理論的構建就出現過了,只是還沒正式被總結而已。
其實吧。
以法拉第的數學積累,這個公式他多半是沒法瞬間理解的,需要更為深入的解析計算。
奈何考慮到一些鮮為人同學掛科掛的都快哭了,這裏就假定法拉第被高斯附身了吧
隨後看着徐雲寫出來的這個公式,在場眾人中真實數學水平最高的韋伯再次意識到了什麼。
只見他皺着眉頭注視了這個公式小半分鐘,忽然眼前一亮。
左手攤平,右手握拳,在掌心上重重一敲:
「這是電場散度的梯度減去電場的拉普拉斯可以得到的值?」
徐雲朝他豎起了一根大拇指,難怪後世有人說韋伯如果不進入電磁學,或許數學史上便會出現一尊巨匠。
這種思維靈敏度,哪怕在後世都不多見。
在上面那個公式中。
▽(▽·e)表示電場e的散度的梯度,e(▽·▽)則可以換成(▽·▽)e,同時還可以寫成▽2e這就引出了後面的拉普拉斯算子。
只要假設空間上一點(x,y,z)的溫度由t(x,y,z)來表示,那麼這個溫度函數t(x,y,z)就是一個標量函數,便可以對它取梯度▽t 。
又因為梯度是一個失量梯度有方向,指向變化最快的那個