第31章 麦克斯韦方程组

    玉天煌也知道，靠电线传递电能终究不是长远之计(除非制造出对应电压的超导导线)，所以他想到了物理学中的麦克斯韦方程组。

    麦克斯韦方程组，是英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。

    从麦克斯韦方程组，可以推论出电磁波在真空中以光速传播，并进而做出光是电磁波的猜想。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。从这些基础方程的相关理论，发展出现代的电力科技与电子科技。

    麦克斯韦在1865年提出的最初形式的方程组由20个等式和20个变量组成。他在1873年尝试用四元数来表达，但未成功。现在所使用的数学形式是奥利弗·赫维赛德和约西亚·吉布斯于1884年以矢量分析的形式重新表达的。

    麦克斯韦方程组是由四个方程共同组成的

    1高斯定律：该定律描述电场与空间中电荷分布的关系。电场线开始于正电荷，终止于负电荷（或无穷远）。计算穿过某给定闭曲面的电场线数量，即其电通量，可以得知包含在这闭曲面内的总电荷。更详细地说，这定律描述穿过任意闭曲面的电通量与这闭曲面内的电荷之间的关系。

    2高斯磁定律：该定律表明，磁单极子实际上并不存在。所以，没有孤立磁荷，磁场线没有初始点，也没有终止点。磁场线会形成循环或延伸至无穷远。换句话说，进入任何区域的磁场线，必须从那区域离开。以术语来说，通过任意闭曲面的磁通量等于零，或者，磁场是一个无源场。

    3法拉第感应定律：该定律描述时变磁场怎样感应出电场。电磁感应是制造许多发电机的理论基础。例如，一块旋转的条形磁铁会产生时变磁场，这又接下来会生成电场，使得邻近的闭合电路因而感应出电流。

    4麦克斯韦-安培定律：该定律阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠传导电流（原本的安培定律），另一种是靠时变电场，或称位移电流（麦克斯韦修正项）。

    在电磁学里，麦克斯韦修正项意味着时变电场可以生成磁场，而由于法拉第感应定律，时变磁场又可以生成电场。这样，两个方程在理论上允许自我维持的电磁波传播于空间。

    麦克斯韦电磁场理论的要点可以归结为：

    1几分立的带电体或电流，它们之间的一切电的及磁的作用都是通过它们之间的中间区域传递的，不论中间区域是真空还是实体物质。

    2电能或磁能不仅存在于带电体、磁化体或带电流物体中，其大部分分布在周围的电磁场中。

    3导体构成的电路若有中断处，电路中的传导电流将由电介质中的位移电流补偿贯通，即全电流连续。且位移电流与其所产生的磁场的关系与传导电流的相同。

    4磁通量既无始点又无终点，即不存在磁荷。

    5光波也是电磁波。

    以下为麦克斯韦方程组的积分形式

    ∮l h·di=s j·ds+s d/t ·ds（1）

    ∮l e·di=-s b/t·ds （2）

    ∮s b·ds=0 （3）

    ∮s d·ds=v pdv （4）

    形式上宛如诗歌般的麦克斯韦方程组向世人展现了电与磁之间的关系,在深切理解这些后创造了高效获取以及利用电能的机器。

    而科技树，也是在这时亮了几个明确的目标，风力涡轮机：“初级”的发电设备，可以将风能转换为电能，实际的发电性能与行星的风能利用率有关。发电类型：风能；发电功率：300kw；链接长度：32m；覆盖范围：144m，制造于装配线，不可手动制造。占地面积：2xπr2

    电力感应塔：电力传输装置，可以拓展电网的供电范围，有一定的链接长度与覆盖范围；链接长度：220m；覆盖范围：100m，制造于装配线，不可手动制造。占地面积：1xπr2

    采矿机：矿机覆盖的矿脉越多，采矿速度越快，且同一个矿脉能被多个采矿环同时覆盖，不过覆盖的采矿环越多，矿脉消耗速率就越快。

    开采对象：矿脉；开采速度：30/min每矿脉；工作功率：420kw；待机功率240kw；制造于装配线，不可手动制造，占地面积30mx50m。