电磁场 - 发现和物理特性的历史

电磁现象自古以来就为人类所知，毕竟他们看到了闪电，许多古人都知道磁铁可以吸引某些金属。 4000 年前发明的巴格达电池是人类早在我们这个时代就已经使用电并且显然知道它是如何工作的证据之一。然而，人们认为，直到 19 世纪初，电和磁一直被分开考虑，被认为是不相关的现象，属于物理学的不同分支。

磁场的研究始于 1269 年，当时法国科学家 Peter Peregrin（Knight Pierre of Mericourt）用钢针在球形磁铁的表面标记磁场，并确定由此产生的磁场线在他称之为两点的地方相交“两极”类比地球的两极。

奥斯特直到 1819 年才进行他的实验。发现放置在载流电线附近的罗盘针偏转，然后科学家得出结论，电现象和磁现象之间存在某种联系。

5年后的1824年，安培能够从数学上描述通电导线与磁铁的相互作用，以及导线之间的相互作用，于是出现了 安培定律：“作用在均匀磁场中的载流导线上的力与导线的长度成正比， 磁感应矢量、电流和磁感应矢量与导线之间夹角的正弦 «。

关于磁铁对电流的影响，安培建议在永磁体内部存在微观闭合电流，这些电流会产生磁铁的磁场，并与载流导体的磁场相互作用。

又过了7年，1831年，法拉第通过实验发现了电磁感应现象，即他成功地确立了当变化的磁场作用于导体时，导体中出现电动势的事实。看 - 电磁感应现象的实际应用.

例如，将永磁体靠近电线移动，可以在其中获得脉动电流，并且通过将脉动电流施加到其中一个线圈，在第二个线圈所在的公共铁芯上，脉动电流将也出现在第二个线圈中。

33年后的1864年，麦克斯韦成功地从数学上总结了已知的电磁现象——他创立了电磁场理论，根据该理论，电磁场包括相互关联的电场和磁场。因此，多亏了麦克斯韦，才有可能科学地结合以前的电动力学实验结果。

麦克斯韦的这些重要结论的结果是他的预测，原则上，电磁场的任何变化都必须产生电磁波，该电磁波在空间和介电介质中以一定的有限速度传播，该速度取决于介质的磁介电常数和介电常数传播波浪。

对于真空，这个速度等于光速，据此麦克斯韦假设光也是一种电磁波，这一假设后来得到证实（尽管荣格早在奥斯特之前就指出了光的波动性实验）。

另一方面，麦克斯韦为电磁学奠定了数学基础，1884 年，麦克斯韦著名的方程式以现代形式出现。 1887年，赫兹证实了麦克斯韦的理论 电磁波：接收器会接收到发射器发出的电磁波。

经典电动力学涉及电磁场的研究。在量子电动力学的框架中，电磁辐射被视为光子流，其中电磁相互作用由载体粒子——光子——无质量矢量玻色子携带，可以表示为电磁场的基本量子激发。因此，从量子电动力学的角度来看，光子是电磁场的量子。

电磁相互作用现在被认为是物理学中的基本相互作用之一，电磁场是与引力场和费米子场一起的基本物理场之一。

电磁场的物理特性

空间中电场或磁场或两者的存在可以通过电磁场对带电粒子或电流的强烈作用来判断。

电场以一定的力作用于移动和静止的电荷，这取决于给定时间给定空间点的电场强度和测试电荷 q 的大小。

知道电场作用在试验电荷上的力（大小和方向），知道电荷的大小，就可以求出空间中给定点的电场强度E。

电场由电荷产生，其力线始于正电荷（有条件地从它们流出）并终止于负电荷（有条件地流入它们）。因此，电荷是电场的来源。电场的另一个来源是变化的磁场，这在数学上由麦克斯韦方程组证明。

从电场一侧作用于电荷的力是从电磁场一侧作用于给定电荷的力的一部分。

磁场是由移动的电荷（电流）或随时间变化的电场（如麦克斯韦方程组所示）产生的，并且仅作用于移动的电荷。

磁场对运动电荷作用的强弱与磁场的感应强度成正比，运动电荷的大小、运动电荷的运动速度与磁场感应矢量B的夹角的正弦值成正比以及电荷移动速度的方向。这种力通常被称为 Lorenzobache 力，只是它的“磁性”部分。

事实上，洛伦兹力包括电和磁分量。磁场是由移动的电荷（电流）产生的，其力线始终闭合并覆盖电流。