电与磁的实验积累
19世纪,电流的磁效应和法拉第的感应实验显示电与磁相互联系。研究者使用不同的数学和机械模型解释作用,法拉第以力线描述空间中的变化。麦克斯韦尝试把这些结果组织成方程,研究电荷、电流与周围场的关系。1865年发表的电磁场动力学论文把多种实验关系放入共同理论,空间中的传播而非只有远距直接作用成为分析中心。
参考:[1]
场和传播的数学
理论中电场与磁场可以互相联系,位移电流使变化的电场参与关系,方程允许扰动以波传播。计算得到的速度与已知光速接近,麦克斯韦据此将光解释为电磁现象。原始论文使用的表达后来被改写成较简洁形式,向量和符号让计算更便于应用。研究者可以从条件推导波的行为,把不同实验装置产生的现象放进可共同检验的数学关系。
参考:[1]
从光学到无线工程
赫兹在1880年代产生和检测电磁波,进一步研究反射和传播,无线通信随后发展。理论也帮助解释透镜、导线、天线和电机中的作用,工程师需要根据材料和边界计算场。电磁学进入教育与工业标准,后来相对论和量子理论又改变部分基础解释。麦克斯韦的工作把光、电和磁的研究接入同一框架,实验与工程继续通过新的仪器和频率范围增加具体问题。
参考:[1]