▽²A-εμ ∂²A/∂²t=-μ.j
▽²φ-εμ ∂²φ/∂²t=-ρ/ε
这就是运动电子关于电磁势场的达朗贝尔方程。
很显然,上面达朗贝尔方程电子电磁势的数学通解为如下形式
φ(r,t ) = -∫∫ρ.ds/ε+∮E.dr+c².∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
A(r,t ) = -∫∫j.ds+∮B.dr+∮E.dt+A₀.exp[iω.(t±r/c)]
上式第一项即
φ(r,t ) = φ+∫(u×B).dr +∮E.dr+c².∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
其中电场E,磁场B分别为积分常矢。上式第一项表示运动电子的静电磁势及洛仑兹势,第二、三项表示运动电子匀速状态下恒定的电磁矢势,第四项表示运动电子在变速状态下的辐射或吸收的电磁矢势(波)。
当ρ=0时,有
▽²A-εμ ∂²A/∂²t=0
▽²φ-εμ ∂²φ/∂²t=0
上式的完整解可表示为
φ(r,t )= C + ∫E₀.dr +∮E.dr+c².∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
A(r,t ) = C + ∫B₀.dr +∮B.dr+∮E.dt+A₀.exp[iω.(t±r/c)]
由于电磁波以旋量场的形式存在,故上式可化为
φ(r,t )=∮E.dr+c².∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
A(r,t ) = ∮B.dr+∮E.dt+A₀.exp[iω.(t±r/c)]
这就是电磁波的数学解形式,其中C、E₀、E、B都是积分常矢。
根据E =-▽φ₀-dA/dt,可知麦氏方程第一式∮sD.ds = q也可表示为
∮sε(E+dA/dt ).ds = q
在这里定义一个矢量Q,令φ=▽. Q,D=-ε▽. φ₀,则有
E =-▽φ =-▽²Q/ε
把A=μ ∂Q/∂t代入上式中,得运动电荷Q的达朗贝尔方程表示式
▽²Q-εμ ∂²Q/∂²t=-D
很显然,上式与赫兹方程等价。其一般数学解为
Q(r,t ) = -∮s D.ds+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+q₀.exp[iω.(t±r/c)]
即
Q(r,t ) = q+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+q₀.exp[iω.(t±r/c)]