物质方程的物理意义

物质方程的物理意义

陈曌中 测三

3012202070

作了一些简单的资料翻阅和自己的思考。觉得有必要将关于这个问题所想存到电脑里

方便以后有新的想法作添加或者对比。因为一张作业纸很容易被我弄丢所以制成了word方便存档。

1： 首先将他们分别解释。

??J??E。

?J表示的是电流密度矢量。从它最原始的定义来看是表示

?单位时间内垂直穿过单位面积的电荷量或电流强度。而E则

是我们熟悉的电场强度，形象化来所就是电场线的密集程度。中间的?是电导率，即R??l中电阻率?的倒数。它表示

S的是介质的导电能力。

那么这个公式揭示的就是在介质中所能产生电流的能力与空间中存在的电场的关系，而这种关系是由介质的导电能力决定的。

? D表示的电感强度（电位移矢量）。对于我个人而言更加

?熟悉电场强度，毕竟高中学过。D的物理意义是什么呢？其?实D也是想表达电场的强度，只不过是自由电荷产生的电场

??强度。这得从D的产生说起。在真空中，电场强度E符合高

??D??E。

E?dS???斯公式 ?s10q。

q表示的自由电荷的总电荷，?0表示真空的介电常数。而如果空间中有电介质，则电介质会产生束缚电荷q'（产生原因可以参见《大学物理》）。q'会产生抵抗原自由电荷产生的电场线的电场线，这导致在电介质中电场线的密度和介质外是不一样的。

但人们仍只想关心自由电荷产生的电场，于是乎引入了

?D。具体引入的过程我不作详细阐述，如果以后想看翻翻《大

物》就行了。但求得的意义很重要，求得它就像当于求得了在电介质中忽略掉束缚电荷产生的抵抗电场强度后原本的自由电荷的电场强度。

那么继续往下推理，在真空中，没有电介质，没有束缚电

?荷，那么束缚电荷产生的电场忽略或者不忽略就无所谓，D?就和E??是一个东西了。正好从D??E也可以证明，其中

?r表示介质中相对介电常数，?0表示真空的介电常数，???0?r，

??真空中，介电常数为1。D和E就是一个东西了。而?越大，

则表示实际自由电荷产生的电场的强度和经过束缚电荷抵抗后的电场强度差别越大，即是介质抵抗外界电场的能力越强。

??B?uH

?物质方程的第三个式子的产生完全可以类比第二个式子。H?是磁场强度。同样我更熟悉的是高中学过的磁感强度B。（这

里发现一个挺有趣的事情，高中接触的是电场强度和磁感强度，即物质方程第二个式子的右边和第三个式子的左边。然后大学引入了电感

?强度和磁场强度，其实由电磁的完美对称性也该预料到这点）那么B我们可以形象地理解为磁场线的密集程度。但是在引入了磁介质之后，同样介质内部会产生影响原本真空磁感应线的抵抗磁感应线（实际这是一种由于真空中传导电流产生了磁场，而介

质中外加了一种介质表面分子电流产生磁场的原因，真的完全可以类比电场中引入介质就产生了束缚电荷）。为了仍表示真空的磁场

的强度，引入了H。那么它的物理意义大概也可以类比猜到，那就是忽略掉介质内部的磁感应线而直接得到仅由传导电流产生的磁感应线。继续类比也可以想到，真空中没有磁介质u=1.H和B就是一个东西。仍同电场部分，u越大表示介质抵抗外部磁场的能力越强。 2：对三个式子的总结

这三个质子表明了麦克斯韦方程那几个物理量之间的关系。他们的关系跟介质有密切关系。因为连接这几个物理量的中间量?,?,u分别表示介质的导电能力，介质本身抵抗外界自由电荷产生内部电场强度（由束缚电荷产生）的能力和介质本身抵挡外界磁场内部产生磁场强度（有表面分子电流产生）的能力。这三者都属于物质的自身属性。我想这也是

方程被称为物质方程的原因。

以上论述纯属个人看法，个人水平有限，肯定有很多谬误。希望老师见谅

2014.10.25