第1-0章 绪论.ppt

* 电 动 力 学 主讲 邵初寅 * 一、课程的性质 二、电磁场理论的发展 三．电磁场理论的应用 四、内容安排 五、学习的目的、方法及其要求　 * ? 研究对象:电磁场的基本属性,它的运动规律及它和带电物质之间的相互作用 ? 电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社会发布和获取信息、探测未知世界的重要手段 一、课程的性质 ? 是物理学专业四大力学之一 ? 是电磁理论的重要组成部分 ? 在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论 * 1．电磁场理论的早期研究 电、磁现象是大自然最重要的往来现象，也是最早被科学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现它们之间的相互联系。但是由于这些研究特别是伏打1799年发明了电池），为电磁学理论的建立奠定了基础。 二、电磁场理论的发展 * 2．电磁场理论的建立 18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热是相互联系的。 奥斯特 是谢林的信徒，他从1807年开始研究电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力作用于磁针。 安培 发现作用力的方向、电流的方向、磁针到通电导线的垂直方向是相互垂直的，并定量建立了若干数学公式。 * 法拉第 在谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用，磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈时；线圈中就产生电流。这表明，电与磁之间存在着密切的联系。 麦克斯韦 深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，发展了场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；与变化着的磁场产生电场相对应。在此基础上提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律，称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。 * 3．电磁场理论的发展 在麦克斯韦方程建立后的一百多年里,随着科学技术的发展，电磁理论得到了广泛的应用和发展，尤其近三十年来，无线电电子学、计算机和网络技术的飞速发展，生物电磁学、环境电磁学和电磁兼容等学科的建立，向电磁理论提出了许多新的研究课题，使现代电磁理论得到了迅速的发展。 * 1887年，德国科学家赫兹用火花隙激励一个环状天线，用另一个带隙的环状天线接收，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场理论应用与发展时代，并且发展成为当代最引人注目的学科之一。 三．电磁场理论的应用 * 无线电报: 1895年，意大利马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似试验, 1899年, 无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。 有线电话: 1876年，美国A.G. 贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。 此后，有线电话便迅速普及开来。 * 电视: 1884年，德国尼普科夫提出机械扫描电视的设想，1927年，英国贝尔德成功地用电话线路把图像从伦敦传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924 年相继发明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世界上第一个全电子电视系统。 广播: 1906年，美国费森登用50千赫频率发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出的音乐。1919年，第一个定时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年，在美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。 * 雷达: 二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936年，英国的瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行。有效地警戒了来自德国的轰炸机。1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为可能。1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年，能消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明,使雷达更加完善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的部分。 * 卫星通信技术: 1958年