(2.1.2)
上式说明电场的高斯定律规定流出闭合面S的总的电通量密度矢量等于被闭合面所包围的总的正电荷。虽然这个结果是在讨论静电场时获得的,但事实上是普遍的,它仍然适用于时变的电场。
对磁场用高斯定律得到相关的积分形式的结果为:文献综述
(2.1.3)
这个结果意着所有的磁力线都是闭合的,也就是说,磁场中没有(已知)独立的源。例如,如果想要分开一块永久性磁体,也就会发现,新的N-S极将在这些分开的磁铁两端重新形成。
(2)法拉第定律
法拉第定律可以简单地用积分形式来表示:
(2.1.4)
参数 是电场强度矢量,单位是伏特每米(V/m)。参数 是磁通密度矢量,单位是韦伯每平方米(Wb/m2),法拉第定律假定,沿闭合回路C产生的电动势(emf)与穿过这个闭合回路所包围开放面S的总的磁通量的时间变化率有关。电动势可表示为
(2.1.5)
其单位是伏特(V)。穿过被闭合回路所包围的开放面S的总磁通量为
(2.1.6)
其单位是韦伯(Wb)。因此法拉第定律可以写成为
(2.1.7)
如果没有磁通量穿过被闭合回路所包围的曲面,即 ,那么 ,这与集中参数电路理论中的基尔霍夫电压定律很相似。当外部源的磁通穿过被闭合回路所包围的面积时,可以利用集中参数电路理论中的互感作用来进行分析。
并不是必须有闭合的回路才能使时变的磁场在此回路中产生(感应)电动势。例如,假设某回路在某点断开,如图3-6所示,尽管如此,沿着回路还是会感应出感应(电压源形式的)电动势。这个电动势将会出现电路的两端。虽然由于回路是断开的,回路中没有电流,但回路的两端还是会出现电压。回路两端的电压实质上是回路的开路电压,即感应电动势源。
法拉第定律从本质上表明变化的磁场产生电场,该电场与静电荷产生的电场的分布形式相同。然而,时变磁场所产生的感应电力线自身必须闭合,而静电荷所产生的电力线起始于正电荷,终止于负电荷。