电荷产生电场
电场描述空间中每一点对试探电荷施加力的能力，方向就是正试探电荷受力方向。
Electromagnetism Lab
电磁理论
电磁理论真正重要的地方，不只是把电和磁放在同一章里，而是说明：电荷会产生电场，运动电荷会产生磁场， 变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场。麦克斯韦方程组把这些关系统一起来，并预言了电磁波。
电流产生磁场
磁场不是从单独磁荷发出，而是围绕电流或运动电荷形成闭合环路。
变化场相互激发
变化的磁场诱导电场，变化的电场诱导磁场，这是发电机、变压器和电磁波的核心。
电磁波传递能量
电场和磁场相互垂直，并与传播方向垂直，能在真空中以光速传播。
标准介绍
电磁理论是描述电荷、电流、电场、磁场及其相互作用的经典物理理论。 在经典框架中，静止电荷产生电场，运动电荷或电流产生磁场，带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力作用。 麦克斯韦方程组进一步把电场和磁场统一起来，指出电场的散度由电荷决定，磁场无散度， 变化的磁场会产生旋涡电场，电流和变化的电场会产生旋涡磁场。
这一理论不仅统一了电学、磁学和光学，还预言了电磁波的存在，解释了无线通信、光传播、发电机、 电动机、变压器、雷达和现代电子技术的基本原理。它是经典物理中最成功、最基础的理论体系之一。
通俗介绍
你可以把电磁理论理解成一套“看不见的力场规则”。电荷周围有电场，就像周围布满了会推拉其他电荷的箭头； 电流周围有磁场，就像电线旁边绕着一圈圈看不见的旋涡。只要这些场发生变化，它们还会彼此带动。
最神奇的是，变化的电场能产生磁场，变化的磁场又能产生电场。这样一来，它们可以互相接力， 离开电荷和电线也继续向前传播，这就是电磁波。光、无线电、Wi-Fi、手机信号，本质上都属于这套理论的应用。
先抓住这 4 个关键认识
电磁学难，不是因为公式多，而是因为“场”看不见。先把下面四句话连起来，后面的交互就容易理解。
场是空间里的作用能力
电场和磁场不是物体本身，而是空间中每一点对电荷或电流产生作用的状态。
电场线有源有汇
电场线从正电荷出发，到负电荷终止，因此电荷决定了电场的“散开”和“汇入”。
磁场线总是闭合
磁场没有单独的源和汇，磁场线绕成闭合环路，这就是“没有磁单极子”的直观图像。
变化让电磁统一
静态时电和磁像两件事；一旦场随时间变化，它们就会相互激发，形成统一的电磁现象。
交互实验室
建议按顺序体验：先用探针看电场，再用右手定则看磁场，最后观察变化的场如何产生感应和电磁波。
实验 1
电场探针：从“电荷”看懂“场”和“力”
这个模块把看不见的电场变成一组箭头。你可以切换电荷分布，调节电荷强度和探针位置， 观察探针处的合电场方向、大小和正试探电荷受力方向。
当前分布
单正电荷
合电场强度
0.00
方向角
0°
正电荷受力
沿电场
你现在应该看懂什么
实验 2
磁场环绕：用右手定则看懂电流周围的磁场
磁场最容易迷糊的地方是方向。这里把通电直导线看成穿出或穿入屏幕的电流， 你可以调节电流方向、大小和探针半径，观察磁场为什么绕着电流形成闭合环。
电流方向
穿出屏幕
磁场强度
0.00
环绕方向
逆时针
判断工具
右手定则
为什么磁场线是闭合的
实验 3
电磁统一：变化的场如何产生另一种场
麦克斯韦理论的关键飞跃是“变化”。这里把法拉第感应、安培-麦克斯韦修正和电磁波放在同一个交互里， 让你看到电场和磁场如何从静态关系变成动态接力。
变化源
磁场
感应结果
电场
当前强度
0%
相位关系
动态变化
这一模式说明了什么
麦克斯韦方程组怎样把四件事统一起来
公式不只是符号，它们各自对应一个直观图像：电荷是电场源，磁场无单极，变化磁场生电场，电流和变化电场生磁场。
高斯定律（电）
∇ · E = ρ / ε₀
电场线可以从正电荷发出，也可以汇入负电荷；电荷密度决定电场的散度。
高斯定律（磁）
∇ · B = 0
磁场线没有起点和终点，只能形成闭合环路，这等价于没有孤立磁单极子。
法拉第电磁感应定律
∇ × E = -∂B / ∂t
变化的磁场会产生旋涡状电场，发电机和变压器都离不开这个规律。
安培-麦克斯韦定律
∇ × B = μ₀J + μ₀ε₀∂E / ∂t
电流会产生磁场，变化的电场也会产生磁场，这一项让电磁波成为可能。
这套理论是怎样建立起来的
电磁理论不是一个人突然写出来的，而是由电学、磁学和光学证据一步步合并成统一框架。
1820
奥斯特发现电流产生磁效应
电流能让磁针偏转，说明电和磁并不是完全独立的现象。
1831
法拉第发现电磁感应
变化的磁场能产生电流，这让发电机成为可能，也打开了“变化场”的大门。
1860s
麦克斯韦完成理论统一
麦克斯韦加入位移电流项，统一电、磁、光，并预言电磁波以光速传播。
1887
赫兹验证电磁波
赫兹在实验中产生并探测到电磁波，证明光确实是电磁波的一种。
为什么电磁理论影响整个现代世界
因为现代通信、能源、电子设备和光学技术，本质上都在利用电场、磁场和电磁波。
发电机与电动机
发电机利用电磁感应把机械能转化为电能，电动机则利用磁场对电流的作用把电能转化为机械能。
无线通信
广播、手机、Wi-Fi、蓝牙和卫星通信都依靠电磁波携带信息在空间中传播。
医学与成像
MRI、X 射线、射频治疗和多种传感技术，都建立在电磁场与物质相互作用的基础上。
现代电子与芯片
从电容、电感到高速信号完整性，电子工程的底层语言几乎都离不开电磁场。
如果你只记住 6 句话
- 电场描述电荷在空间中受到电力作用的方式，正电荷受力方向就是电场方向。
- 电场线从正电荷发出、向负电荷汇入，所以电荷是电场的源和汇。
- 磁场由运动电荷或电流产生，磁场线总是闭合，没有孤立的磁场起点和终点。
- 变化的磁场能产生旋涡电场，这是电磁感应和发电机的核心。
- 变化的电场也能产生磁场，这是麦克斯韦补上的关键一步。
- 电场和磁场相互激发就能形成电磁波，光就是电磁波的一种。