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第二章????电磁学与电磁波 §2.1电磁学发展简史 §2.2 静电学与静磁学 §2.3 电磁感应定律 §2.4 电磁波应用 第二章 电磁学与电磁波 §2.1 电磁学发展简史 指南针 富兰克林著名风筝实验　　 美国的富兰克林的最著名的实验是风筝实验。早在1749年他就注意到雷闪与放电有许多相同之处。1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。 库仑的扭秤实验 1785年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用力与它们之间的距离二次方成反比，与它们的电量乘积成正比。库仑的实验得到了世界的公认， 物理学家伏打电池。 1799年伏打制造了第一个能产生持续电流的化学电池. 安培演示电流相互作用的装置（复制品） 欧姆发现电路定律 基尔霍夫分支电路定律 法拉第从事电磁现象的实验研究， 楞次给出感应电流方向的描述 电磁场的麦克斯韦方程组 赫兹电磁波实验 §2.2 静电学与静磁学 “电” 在西方是从希腊文ηλεκτρον (琥珀)一词转意得来，在中国则是从雷闪现象中引出来的。 §2.2.1 静电学 静电学是研究静止电荷产生电场及电场对电荷产生作用力的规律。 电荷种类：正电和负电。 电荷守恒定律：电荷可以从一个物体转移到另一个物体，任何物理过程中电荷的代数和保持不变。 库仑定律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 电场与电势 ①高斯定理：表示静电场的电力线始于正电荷，终于负电荷，亦即静电场是有源场。②环量定理：静电场中环量恒等于零表明，静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场所做的功都为零，因此静电场是非旋场，可以引入电位来描述： §2.2.2 静磁学 静磁学是研究电流稳恒时产生磁场以及磁场对电流作用力的规律。电流：电荷的定向流动形成电流。 磁场：电流之间存在磁的相互作用，这种磁相互作用是通过磁场传递的，即电流在其周围的空间产生磁场，磁场对放置其中的电流施以作用力。电流产生的磁场用磁感应强度描述。真空中稳恒电流产生的磁场遵从毕奥——萨伐尔定律。 磁场性质 ①磁高斯定理：反映磁力线总是闭合曲线。②安培环路定理：表明磁场不是势场，是有旋场。 §2.3 电磁感应定律 §2.3.1 电磁感应定律的建立一、法拉第确立电磁感应定律 奥斯特的发现和日新月异的电流磁效应的研究成果，极大地激励了英国学术界。1821年，英国《哲学年鉴》主编邀请著名化学家戴维撰写一篇文章，综合评述奥斯特电流磁效应发现以来的电磁学发展概况。戴维将这一工作交给了助手法拉第，法拉第在收集材料过程中，对电磁学研究产生了兴趣和热情。从此，法拉第将研究工作转向了电磁学。图2-3-1法拉第电磁旋转器 1、法拉第发明电磁旋转器 1821年4月，英国大化学家、物理学家沃拉斯顿设计了电磁旋转器，几次实验都遭到了失败。法拉第认为，沃拉斯顿的这种设计是合理的，法拉第设计了一台电磁旋转器。 2、法拉第发现电磁感应现象 英国科学界普遍认为，作用总应伴随着反作用。奥斯特的发现是“电生磁”，促使人们想到了“滋生电”。法拉第就是最早想到“磁生电”的科学家之一。法拉第相信各种“自然力的统一”，追求这种统一，他确信客观事物本身的结构具有对称性。这是法拉第进行科学研究的思想基础。 1831年9月24日，法拉第用两根各5英尺长的铜线将线圈与电流计连接，并把软铁棒插入线圈中。取两条24英寸长的磁铁，使它们按异性磁极并在一起。然后，把一端分开如马蹄形磁铁，让带线圈的软铁棒夹在其间。” 3、电磁感应定律的确立 亨利在电磁铁研究中想到了既然“电能生磁”，难道磁就不能生电吗？ 法拉第在1831年11月24日向英国皇家学会报告了《电学的实验研究》的结果。他将产生电磁感应的条件概括为： ①变化的电流；②变化的磁场；③运动的稳恒电流； ④运动的磁铁；⑤在磁场中运动的导体。 并将“磁生电”的现象定名为“电磁感应”。 法拉第又进一步作了综合分析，找到了产生电磁感应的基本条件——二次电路(B线圈)中磁力线数量变化。 这样就确立了电磁感应定律：导体线圈中的磁力线数量发生变化将在线圈中激起感应电流。 影视资料片：电磁跳圈，阻尼摆，电磁感应 法拉第一生致力于科学研究事业，不图虚荣，甚至不接受为他增加的薪水。他成名之后，世界各国赠给他的学位、学衔和其他荣誉达94种之多，他从来不向任何人展示和炫耀。 法拉第一生中一直过着清贫而简朴的生活，为后人留下了巨大的知识财富，他的代表作是《电学