磁场的高斯定律-XAMPP183.PPT

Maxwell eq.s 感應電場§31-6 法拉第定律 磁場的高斯定律§32-2 感應磁場§32-9 安培定律 馬克斯威爾感應定律 位移電流 馬克斯威爾方程式（表32-1） 行進電磁波的定量分析§34-3 感應電場 §31-6 法拉第定律 感應電場和靜電場有什麼不同？ 靜電荷產生的電場： 電位和電場的關係： 若起點和終點相同 但是，感應電場 例題 31-4 感應磁場 §32-9 位移電流(§32-10) Displacement Current 假想的，和電場變化有關 這4個方程對稱嗎？ 馬克斯威爾寫的是積分式還是微分式？ 磁場的高斯定律=0是什麼意思？ 『磁單極』存在否？ 1931年，狄拉克的預測 位移電流的意義 他認為空間中充滿了可以被電極化的『以太』，並假設『分子漩渦』理論，變化的電場使介電質產生位移，而造成電流。 從馬克斯威爾方程組，預測電磁波的存在，且電磁波的速度正好是光速，因此推論光也是電磁波。 都遵守平方反比定律：庫侖定律、庫侖磁力定律 電荷有正負二種，磁極則分N、S極 1820年，奧斯特的實驗開啟了電和磁的關連性（穩定電流周圍產生磁場） 電偶極 vs.磁偶極；電容 vs.電感； 馬克斯威爾方程組： 高斯定律 迴路定律 感應電場與電場、感應磁場與磁場 電生磁、磁生電 電的係數和磁的係數和光速的關係 電磁波中，電場振幅和磁場振幅的關係 1905年，愛因斯坦發表論文《論運動物體的電動力學》，這篇論文就是我們所謂的『特殊相對論』（或稱『狹義相對論』）。 電流的磁效應，可以看成是電荷等速度運動產生的相對論效應。 『狹義相對論』：慣性座標系 『廣義相對論』：非慣性座標系 在狹義相對論中，愛因斯坦尋找在不同慣性座標系中的『不變量』。他發現馬克斯威爾方程式運用到運動的物體時會產生一些不對稱。 愛因斯坦摒棄了『以太』和『絕對時空』，而提出二個『絕對』的原理： 所有物理定律在任何慣性參考系中都具有相同的形式。（相對性原理） （亦即時空是相對的） 在任何慣性參考系中，真空中的光速都相同。（光速不變原理）（亦即以太是不存在的） 馬克斯威爾生於蘇格蘭的愛丁堡。他在物理上的地位足堪與牛頓、愛因斯坦兩位巨擘齊名。 馬克斯威爾的電磁理論是十九世紀物理學中最偉大的成就，是繼牛頓力學之後物理史上又一次劃時代的偉大貢獻。 電磁學之外的貢獻 當大師遇見大師 馬克斯威爾與牛頓 蘋果 顏色理論 劍橋三一學院 二部巨著：《原理》 《電磁學專論》 馬克斯威爾與法拉第 馬克斯威爾出生那一年，正好是法拉第發現電磁感應那年 1856年，馬克斯威爾發表論文《論法拉第力線》 馬克斯威爾與愛因斯坦 愛因斯坦出生那一年，正好是馬克斯威爾過世那年 1905年，愛因斯坦發表論文《論運動物體的電動力學》 電磁波的預測與證實 1864年Maxwell (1831~1879)預測『電磁波的存在』及提出『光是電磁波』 1887年Hertz (1857~1894) 作電磁波的實驗，證實電磁波（無線電波）的存在。同年，Hertz 發現光電效應。 1887年，麥克森－莫立實驗：測量以太對光傳播的影響（一個失敗的實驗？） 1905年，Einstein發表特殊相對論，特別提到根本沒有以太，光速是一個定值。 電磁波的數學表示 §34-3～§34-5 行進電磁波的產生：LC振盪 電磁波的數學特性 行進電磁波的產生：LC震盪(§34-2) 電磁波（無線電波）是怎麼產生的？ Fig 34-3：LC震盪器 振盪角頻率： Couple耦合 天線 電磁波的數學特性 traveling wave(一維) 滿足的微分方程式 Wave equation (34-11) (34-17) 由感應電場推導eq.34-4 由Faraday’s law of inductioneq. 34-6 (32-26) 左式 右式 左式＝右式 (34-1)(34-2)代入微分方程式(34-11) 得 由感應磁場推導eq.34-3 由Maxwell’s law of inductioneq. 34-11 (32-27) 左式 …….. 右式 …….. 左式＝右式 ……………… (34-1)(34-2)代入微分方程式 (34-17) 得 例題Ch34-102(a)(b) 102. A plane electromagnetic wave with a wavelength of 200 nm is traveling in a vacuum in the positive x direction. Its magnetic field, whose maximum magnitude is