电磁波理论（二）
电磁学是物理学的一个重要分支，它主要研究电荷、电流以及它们所产生的电磁场之间的相互作用。简单来说，电磁学描述了电和磁这两种看似独立却又紧密相连的物理现象之间的关系。
As shown below👇
自由空间中的静电
静电学是研究“静止电荷”的特性及规律的一门学科，是电学的领域之一。
假设空间电荷密度为 ρ，它与电场E 的关系式如下：
其中，ε0 是自由空间的介电常数。
这一关系意味着，在静电学中，空间电荷密度相当于一个体积源。
只有电荷-电场关系是不够的，但麦克斯韦方程组隐含了一个额外要求，即电场为无旋场（无旋度）：
这是用于描述静电场的法拉第定律。
无旋场存在一个标量势，由此可以得到电势V 的定义：
对于任何足够平滑的标量场V 来说，总会满足以下矢量恒等式，确保电场为无旋场：
电势前面的负号是传统约定。
通过组合以上表达式，只用一个方程即可描述麦克斯韦静电方程中包含的信息：
由于此方程不能表示电介质材料，因此在工程领域的应用有限。为了解决这个问题，我们利用感应极化效应对该理论进行扩展。
电介质材料中的静电
理想化电介质材料的特点在于其中没有任何自由电荷，而只有束缚电荷。在微观层面，这些束缚电荷可以被外部电场所取代，从而产生感应电偶极子。这些感应电偶极子是成对的正负电荷，在某种程度上与电场方向一致，导致电介质材料内的电场与自由空间的电场不同。为了从宏观上描述这种现象，我们可以方便地引入极化矢量场 P 和极化电荷密度ρp，其关系式为：
根据下式，极化效应会局部改变材料内部的电场：
或等价于：
在此基础上，我们可以引入一个新的基本量，即电位移场D ，定义为：
利用这一定义，静电方程（也称为高斯定律）可以变为：
为了充分描述静电现象，我们仍需保留电场无旋（法拉第定律）条件。由于此条件用电势来描述，因此静电方程组可以联立成一个方程：
电磁学的基本理论框架由麦克斯韦方程组构成，这组方程描述了电场、磁场与电荷、电流之间的普遍联系，以及电磁波的传播规律。麦克斯韦的理论不仅解释了经典电磁现象，还为现代电子技术和通信技术的发展奠定了理论基础。
电磁学在日常生活和科学技术中有着广泛的应用。例如，在电力工业中，电磁学原理被用于发电、输电和配电；在通信技术中，电磁波被用作信息传输的载体，实现了无线电广播、电视信号传输、移动通信等；在医学领域，电磁学技术也被广泛应用于医学成像（如MRI、CT等）和治疗（如电疗、磁疗等）。
