介质中的电磁学
在物质内部，电磁场会受到极化、磁化和传导的影响而发生改变，这可以通过宏观麦克斯韦方程组和材料响应函数来描述。
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Definition
研究物质介质中的电磁场，其中极化和磁化的束缚电荷和电流，以及自由传导电流，会改变电磁场，并通过将电磁场与材料响应联系起来的本构关系进行概括。
Scope
该领域涵盖连续介质的宏观电动力学：物质的极化和磁化，辅助场D和H，介电和磁性本构关系，电导率和欧姆定律，以及控制材料光学性质的频率相关介电常数。它探讨了材料响应如何重塑场和波，其基础是真空电动力学，但又与真空电动力学有所不同。
Sub-topics
Core questions
- 束缚电荷和电流如何改变物质内部的电场？
- 哪些本构关系描述了材料的电磁响应？
- 电导率如何控制电流和能量耗散？
- 频率相关的响应如何影响光学行为？
Key concepts
- 极化
- 磁化
- 位移场 D
- 辅助场 H
- 介电常数
- 磁导率
- 电导率
- 本构关系
Key theories
- 宏观麦克斯韦方程组
- 对微观电荷进行平均，得到介质中包含辅助场D和H的麦克斯韦方程组，其源仅为自由电荷和电流，并辅以本构关系。
- 本构关系
- 极化、磁化和传导电流通过介电常数、磁导率和电导率与电场相关联，这些参数可能取决于频率、场强、方向和历史。
Clinical relevance
材料电动力学是电容器和绝缘体、光学和光子器件、电子设备中的导体和半导体、微波和介电加热以及用于成像和治疗的生物组织电磁特性的基础。
History
法拉第发现电介质会影响电容，从而开启了对介质中电场的研究。洛伦兹的电子理论和德鲁德在1900年左右提出的传导模型从微观角度解释了极化和电导率，后来朗道和栗弗席兹将其系统化为连续介质电动力学。
Key figures
- Michael Faraday
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
Related topics
Seminal works
- landau1984
- jackson1998
Frequently asked questions
- 为什么要引入场D和H？
- 它们重新封装了物质的束缚电荷和电流，使其源仅为自由电荷和电流，从而在已知材料响应后，使介质中的麦克斯韦方程组更易于应用。
- 什么是本构关系？
- 它是将响应（极化、磁化或传导电流）与施加的场相关联的材料特定定律，例如介质的介电常数、磁导率或电导率。