[读书笔记]法拉第定律(Faraday's Law)的数学描述 Optics


截图来自于Optics 第5版,作者是Eugene Hecht

磁场B穿过一个界面,如下图示意图所示

 

 额,画的实在太丑,还是看图3.2和图3.4吧。穿过圆环这么大面积的磁场的总量(或者说磁场通量)$  \Phi  $ 为垂直于圆环的磁场强度在圆环面积上做积分,这恰好符合点乘的定义,所以$  \Phi_{M} =\int \int _{A}\vec{B}\cdot d\vec{S} $,M表示magnetic,磁,我写作中文的"磁性"作为下标也可以,只不过是一种标记,一种记号。其中$   d\vec{S} $是垂直于表面并指向外部的方向,如图3.4所示。磁场随着时间而变化,那么沿着图3.2环所在的位置或者沿着图3.4边沿的位置测量时会发现有电场强度,将电场强度沿着环做积分,等于磁通量随着时间变化率的相反数,即为方程,$  \oint _{C}\vec{E}\cdot d\vec{l}=-\frac{\mathrm{d} (\iint_{A}^{}\vec{B}\cdot d\vec{S})}{\mathrm{d} t} $,其中积分符号上画个圈表示我是在一个闭合的环上做的积分,环的名字叫做C,用下标C表示,$  \frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} t} $表示某个量随着时间的变化率,这里的“某个量”是一个积分得到的量,即为穿过这个面积的磁场的通量

 

 

 

 

 

而磁通量的变化其实就是磁场的变化所导致的,因此把微分符号$  \frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} t} $放到里面去,因为$  \vec{B} $可能不止随着时间t变化,可能随着空间x y z变化,所以变成了偏微分的形式$  \frac{\partial \vec{B}}{\partial t} $

 

上式3.14左侧,当闭合曲线非常小,非常小时,就符合了旋度的定义,旋转的轴为按照右手定则,四指沿着$ \vec{l}  $的方向,大拇指指向的垂直于闭合曲线c的方向,旋转的快慢就是旋度的大小。两边都除以闭合曲线所围成的面积,就得到了式子A1.5,这个就是法拉第定律的微分形式,或者说在某个非常小非常小的面积范围内——在某个点上——法拉第定律的表现形式。

 


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