麦克斯韦方程组包括以下四个公式:
高斯定律公式表达为:电荷产生的电场通过任意闭合曲面的电通量等于曲面内电荷量的总和。公式为:∮E·dS = q/ε₀,其中E表示电场强度,dS是闭合曲面上的面积元,q是曲面内的净电荷量,ε₀是真空介电常量。这个公式描述的是电场与电荷分布的关系。
高斯磁通定律指出:磁场是无源场,不存在孤立的磁荷,也就是说磁力线没有起点和终点,只能通过闭合的磁力线环路存在。公式表达为:对于一个封闭的任意曲面来说,磁感应强度矢量在这个曲面上所有的积分之和为零。公式为:∮B·dS = 0,其中B表示磁感应强度矢量,dS是闭合曲面上的面积元。这一公式描述的是磁场与磁力线分布的特性。
法拉第电磁感应定律指出磁场与电场间的交互关系。当某一电路内的磁场发生变化时,会在电路周围产生感应电动势。公式为:-dΦ/dt = ε,其中Φ是磁通量,ε是感应电动势,负号表示感应电动势方向与回路中原有磁场方向相反。这一公式揭示了电磁感应的基本原理。
安培环路定律描述了电流与磁场的关系。公式为:∮B·dl = μ₀I + μ₀εε₀,其中B表示磁场强度矢量,dl是环路上的线元素长度,I是穿过环路的电流,μ₀是真空磁导率,ε是环路内的电场变化量。这个公式揭示了磁场与电流之间的关系以及磁场如何受到电场变化的影响。这四个公式共同构成了麦克斯韦方程组的完整表达。这些公式在电磁学领域有着广泛的应用,有助于理解电磁场的基本原理以及电磁现象的物理本质。