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电磁场与电磁波的区别 摘要 电磁场与电磁波是两个完全不同的概念，电磁波绝不是运动的电磁场，电场是电荷产生的，是带电粒子固有的属性，是电荷相互作用的空间，而磁场是电场的运动效应。电磁波是以太中传播的波，具有一切机械波的共性，与声波具有几乎完全相同的特征。 关键词：电磁场，电磁波，以太，麦克斯韦方程 引言 本文是《电场与磁场的关系》的续篇，在这篇文章中，详细说明了为什么变化的电场不能产生磁场，变化的磁场也不能产生电场。如果这个猜想得到证实，整个电磁波理论大厦将会崩塌。电磁波是粒子振动产生的，并在以太介质中传播的波，电磁场与电磁波虽然只有一字之差，却是两个完全不同的物理概念。 二者的区别 物理概念的区别 电磁场是电场与磁场的统称，任何电场都是电荷产生的，没有电荷就没有电场，任何磁场都是运动电荷产生的效应，没有电荷的运动就没有磁场。 电磁波是什么？教科书的定义是：由方向相同且互相垂直的电场与磁场，在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。 但是，波与场具有本质的区别，波是指振动的传播，某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动称为波；而场在物理学上指的是空间或空间的某种分布，是物体与生俱来的属性。波是物体振动产生的，其传播需要介质，它可以脱离物体而存在；而场是物体发生作用的范围，是一定范围内的物理作用，只能存在于物体的周围，不能脱离物体而存在。 描述方法的区别 2.2.1. 静电场的描述 静电场的描述方法与引力场的描述方法相同，例如：电场强度可表示为，两个电荷间的作用力可表示为，同样，引力场的强度也可表示为，两个质点间的作用力可表示为。 由于磁场是运动的电荷产生的，因此，没有静态的磁场。 2.2.2. 动态电磁场的描述 在电磁学中，描述动态电磁场的方法是麦克斯韦方程组，但它需要一定的前提条件，例如，描述一根通电导线产生的电磁场时的前提条件是长度远大于半径等，更基本的描述是毕奥—萨伐定律、电场强度的定义式，点电荷场强的决定式。电磁学与流体力学的描述方法相似，例如：毕奥—萨伐定律也可以在流体力学中适用，斯托克斯定理在电磁学中和流体力学中通用。 2.2.3. 电磁波的描述 电磁波是波，描述方法与声波相同，电磁波与声波几乎具有完全相同的性质，在描述它们的反射、折射、干涉、衍射、多普勒等现象时，都可以应用相同的方法，例如：不论是声波还是电磁波，都符合反射定理、折射定理等，尤其神奇的是，不论是声波还是电磁波，当入射波在波疏介质中前进，遇到波密介质的界面时，都将在反射过程中产生半波损失，但当入射波在波密介质中前进，遇到波疏介质的界面时，在反射过程中都没有半波损失。 在计算波的能量、辐射压、方向角（衍射极限角）等，也都可以应用几乎相同的方法，例如：不论是声波还是电磁波，所产生的辐射压，其数值都等于平均能量密度，更神奇的是：当波完全反射时的辐射压力是完全吸收时的两倍。电磁波可以实现相控阵（相位补偿基阵）发射和接收，超声波同样可以实现。 麦克斯韦方程组的适用范围是电磁场，它成立的条件是必须有电荷存在，对于电磁波，麦克斯韦方程组不成立。 物理性质的区别 场是源激发的，没有源就没有场，不存在无源之场，场的性质是源决定的。电场是由电荷产生的，虽然在表象上变化的磁场可以产生涡旋的电场，但本质上涡旋的电场仍然是由电荷运动产生的。在表象上，涡旋的电场也可以产生磁场，但实际上，没有电荷的运动就没有磁场。 波也是源激发的，但波可以脱离源而存在，不存在无源之波，但波是由源和介质共同决定的，源决定波的频率和幅度，介质决定波的速度和衰减，电磁波也不例外。 2.3.1. 偶极子产生的电磁场与电磁波 偶极子天线上的电流是时变的，但它所激发的电场和磁场却与静态电磁场的特点完全相同。在天线周围所产的电磁场（近场）可表示为（以振子中心为原点）：，其中L是电偶极子天线的长度，它与静态的电偶极子所产生的电场在形式上完全相同，但偶极子天线周围的电磁波（远场）可表示为：，其中是波阻抗。很明显，电场和磁场没有波动，但电磁波存在波动，这是二者最明显的区别。 2.3.2.半波振子产生的电磁场与电磁波 在理想半波振子的两个天线中，由于每根天线的长度为λ/4，入射波与反射波在天线上叠加形成驻波，如图1中的B和C所示，尽管半波振子上的电流是时变的，但它所激发的电场和磁场却与静态电磁场的特点相同。 图1.半波振子天线的结构（A）、电流（B）和电压（C） 天线产生的电场与磁场始终保持90度的相位差，其坡印亭矢量的平均值恒为零，也就是说，没有能量向外部输送（在任何的教科书中都有这样的描述）。 图2.天线所产生的电磁场和电磁波的范围 电场是由电荷产生的，因此，它只与电势有关，与变化的磁场无关，天线周围磁场是由运动的电子产生的，只与电流有关，与变化的电场无关。径向电场Er和纬向电场Eθ、经向