电动力学是电磁现象的经典理论-西北师范大学.ppt

电动力学 西北师范大学物电学院电动力学课题组 主要参考书 [1]《电动力学》蔡圣善等 高教出版社 (复旦) [2]《电动力学》吴寿煌等 西安交通大学出版社 [3]《电动力学题解》林璇英、张之翔 科学出版社 [4]《电动力学》 汪映海 兰州大学出版社 [5] 经典电动力学(影印版)(第3版) Jackson 高等教育出版社 2004 . [6] 朗道等《连续媒质电动力学》 [7] 泡利物理学讲义(电子书) 一个成功的新物理理论必须具备三个条件：包含旧理论的合理内核；阐明旧理论不能解释的物理现象；预言新的物理效应，并为以后的科学实验所证实。麦克斯韦电磁理论和爱因斯坦狭义相对论完全反映了这些特点，是本课程讨论的两大理论 电动力学以电磁运动最基本的方程——麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式为基础，结合物质结构的知识，建立起完整的电磁场理论，分别从宏观和微观两个角度来阐述各种电磁现象，并求解电磁场有关问题。 由于狭义相对论起源于经典电动力学，因此电动力学通常还包括狭义相对论。 电动力学以电磁运动最基本的方程——麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式为基础，结合物质结构的知识，建立起完整的电磁场理论，分别从宏观和微观两个角度来阐述各种电磁现象，并求解电磁场有关问题。 由于狭义相对论起源于经典电动力学，因此电动力学通常还包括狭义相对论。 课程简介 一、基本情况及要求 研究对象 电动力学主要研究电磁场的基本性质，运动规律以及与带电物质之间的相互作用。 学习目的与要求 （1）通过学习电磁运动的基本规律，加深对电磁场基本性质的理解； （2）通过学习狭义相对论理论了解相对论的时空观及有关的基本理论； （3）获得在本门课程领域内分析和处理 一些基本问题的初步能力； （4）为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。 主要考核目标（包括重点及难点） （1）掌握矢量场论的简单运算； （2）掌握电磁场基本理论、重要实验定律； （3）掌握静电场和静磁场的基本理论和解题方法； （4）掌握电磁波传播和辐射的基本概念和简单应用； （5）掌握狭义相对论的基本理论和简单应用。 二、电动力学与电磁学的联系与区别 范围 既讨论静场又讨论变化场，外加相对论。 深度 从矢量场论出发，总结电磁现象普遍规律， 解题更具一般性。 方法 建立模型、求解方程、注重理论。 数学 矢量场论、张量分析初步、线性代数、 数理方程、特殊函数 …… 三、理论物理的特点 模型建立在一些实验与一系列假设基础之上 模型一般为偏微分方程 求解方程需要特殊的数学方法(数理方法) 理论的正确由求解结果与实验是否相符合来验证 一些基本思想在争论中不断发展 四、适用范围及主要应用 适用于宏观电磁现象，对于微观粒子不考虑波动性 同时也不考虑电磁场的量子性。 主要应用：电力工业技术、 广播、通讯、雷达、 测井技术、加速器、光电子技术、激光理论、 非线性光学、等离子体、天体物理…… 。 发展简史 ⑴ 1675 库仑定律 ⑵ 1820 电流磁效应（毕－萨定律） ⑶ 1822 安培作用力定律（电动力学一词开始使用） ⑷ 1831 电磁感应（Faraday），场的思想 ⑸ 1856-1873 Maxwell，预言了电磁波的存在 ⑹ 1881-1887 Michelson实验（1881）,迈－莫雷实验（1887） ⑺ 1888 Hertz证实电磁波存在 ⑻ 1905 狭义相对论（Einstein “论运动物体的电动力学”）。 Faraday 英国物理学家和化学家。 最主要贡献：1831年发现了电磁感应现象。 1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化，提出了法拉第电解定律。这一定律为发展电结构理论开辟了道路。 1845年9月13日法拉第发现，一束平面偏振光通过磁场时发生旋转，这种现象被称为“法拉第效应”。法拉第认为光具有电磁性质，是光的电磁波理论的先驱 1852年他引进磁力线概念。 他的很多成就不仅非常重要、且是带根本性的理论。 科学成就：电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在 ，1873《电磁学通论》。他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实验，他还发明了麦克斯韦电桥。运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律，创立了定量色度学，负责建立起来的卡文迪许实验室 。 法拉第专于实验探索，麦克斯韦擅长理论概括 实验物理学家迈克尔孙 迈克耳孙1873年毕业于美国海军学院，并留校教物理和化学。大约在5年后，开始进行光速的测量工作，随后游学欧洲，在德国和法国学习光学。回国后离开海军成为凯斯学院物理学教授。迈克耳孙因为精