2024年新编大学物理电磁学课件：经典理论诠释.pptxVIP

2024年新编大学物理电磁学课件：经典理论诠释汇报人：2024-11-14

目录电磁学基础概念静电场与恒定磁场电磁感应与电磁波相对论基础与电磁学关系现代电磁技术应用与发展趋势

01电磁学基础概念

电场的概念与性质电场是电荷周围存在的一种特殊物质，具有力和能的性质。电场对放入其中的电荷有力的作用，且这种力与电荷的性质和位置有关。电场线的引入与意义电场线是为了形象地描述电场而假想的线，其切线方向表示该点的电场强度方向，疏密程度表示电场强度的大小。电场强度的定义与计算电场强度是描述电场性质的物理量，表示电场中某点的电场大小和方向。其数值等于单位正电荷在该点所受的电场力。电荷的本质与分类电荷是物质的基本属性之一，存在正负两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷与电场

磁场与磁力磁场的基本概念：磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，具有力和能的性质。磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁感应强度的定义与单位：磁感应强度是描述磁场性质的物理量，表示磁场中某点的磁场强弱和方向。其单位是特斯拉（T）。磁力线与磁通量：磁力线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，其切线方向表示磁场方向，疏密程度表示磁场强弱。磁通量是描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量，单位是韦伯（Wb）。磁场对电流的作用力：磁场对通电导线有力的作用，称为安培力。安培力的大小与电流强度、导线长度以及磁感应强度成正比，方向与电流和磁场的方向有关。

02静电场与恒定磁场

电荷守恒定律在一个孤立系统中，无论发生何种物理过程，系统总电荷量始终保持不变。电场强度与电势静电场由电荷产生，其强弱和方向可用电场强度矢量描述。同时，电场中任一点相对于某一参考点的电势差可定义该点电势。高斯定理描述静电场中电荷分布与电场强度之间的关系，表明闭合曲面内的电荷代数和与穿过该曲面的电场强度通量成正比。环路定理在静电场中，电场强度的环路积分恒等于零，表明静电场是无旋场。静电场基本特征

恒定磁场基本性质磁场强度与磁感应强度01恒定磁场由稳恒电流或永磁体产生，其强弱和方向可用磁场强度矢量或磁感应强度矢量描述。安培环路定理02描述恒定磁场中电流分布与磁场强度之间的关系，表明磁场强度的环路积分与穿过该环路的电流代数和成正比。高斯磁定理03在恒定磁场中，磁感应强度的闭合曲面积分恒等于零，表明磁感应线是闭合曲线，不存在磁单极子。洛伦兹力与安培力04运动电荷在磁场中受到洛伦兹力作用，而载流导线在磁场中则受到安培力作用。这两种力是磁场对电流或运动电荷的基本作用力。

03电磁感应与电磁波

重要性及应用法拉第电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一，揭示了电与磁之间的内在联系，为发电机的制造和电磁能的转换提供了理论基础。电磁感应现象描述了磁场变化时，会在导体中产生感应电动势，进而产生感应电流的现象。法拉第电磁感应定律的内容感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量变化率成正比。法拉第电磁感应定律

高斯定律描述电场与电荷分布之间的关系，即电场线始于正电荷，终止于负电荷，且电场强度与电荷密度成正比。高斯磁定律表述磁场是无源场，即磁单极子不存在，磁感线总是闭合曲线。麦克斯韦方程组简介

揭示了电流和时变电场都能产生磁场，是安培环路定律的推广。麦克斯韦-安培定律表示时变磁场会产生电场，与法拉第电磁感应定律相互补充，共同描述了电磁场的动态特性。法拉第感应定律的微分形式麦克斯韦方程组简介

电磁波的产生与传播电磁波是由时变电场和磁场相互激发而产生的，具有波动性质，能够在空间中传播。电磁波的传播速度在真空中等于光速，且不需要介质即可传播。麦克斯韦方程组简介

麦克斯韦方程组简介麦克斯韦方程组的意义麦克斯韦方程组是经典电磁学理论的基石，统一了光学和电磁学，预言了电磁波的存在。该方程组揭示了电磁场的内在规律和相互作用机制，为无线通信、雷达、遥感等技术的发展提供了理论基础。

04相对论基础与电磁学关系

狭义相对论基本原理物理定律在所有惯性参照系中具有相同形式，无法通过实验确定自身所处的惯性系是否相对于其他惯性系运动。相对性原理在任何惯性参照系中，光在真空中传播的速度都是恒定的，与光源和观察者的运动状态无关。狭义相对论揭示了质量和能量之间的内在联系，即质量和能量可以相互转化，且满足E=mc^2的关系式。光速不变原理描述不同惯性参照系之间时间和空间坐标变换关系的数学公式，反映了狭义相对论中时空观的本质特征。洛伦兹变能关系

麦克斯韦方程组协变性麦克斯韦方程组在狭义相对论中具有协变性，即在不同惯性参照系中保持形式不变，这进一步验证了狭义相对论的正确性。电磁波传播特性根据狭义相对论，电磁波在真空中以光速传播，且在不同惯性参照系中观察到的频率、波长和传播方向等特性会发生变化。电磁场与物质相互作用在狭义相对论框架下，电磁场与物质之间的相互作用满足洛