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郑州大学物理工程学院教师 王飞Tel mail wfei 电动力学Electrodynamices 电动力学Electrodynamices 西华师范大学电动力学课程组主讲教师 罗志全Tel0817 2314343E mail zqluosc 物理学本科专业主干必修课程 课程简介 课程类型 物理学 物理学本科专业主干课 学时 周四学时 先修要求 电磁学 高等数学 数学物理方程 基本目的 1 学习处理电磁问题的一般理论和方法2 学习狭义相对论的理论和方法 内容提要 1 电磁现象的普遍规律2 静电场3 静磁场4 电磁波的辐射和传播5 狭义相对论的概念和理论的数学形式 一 基本情况及要求 研究对象电动力学的研究对象是电磁场的基本属性 它的运动规律以及与它和带电物质之间的相互作用 课程性质电动力学是物理学科的一门重要基础理论课 是物理学的 四大力学 之一 1绪论 普通物理学 数学 电动力学 统计力学 量子力学 理论物理学 固体物理学激光物理学量子电动力学量子场论 电子通信类课程电磁相关的技术 理论力学 第0章绪论及数学准备 第2章静电场 第3章静磁场 第4章电磁波的传播 第5章电磁波的辐射 电动力学 目录 第1章电磁现象的普遍规律 第6章狭义相对论 二 适用范围及应用 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 宏观电磁场的理论 例如电路电力系统 凝聚态物理 光波导和光子晶体 等离子体 天体物理 粒子加速器等 在迅变情况下 电磁场以电磁波的形式存在 例如 无线电波 热辐射 光波 X射线 和 射线等 学习目的与要求 1 掌握电磁场的基本规律 加深对电磁场性质的理解 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 难点 公式多 需要记得多 数学推导较繁杂 解题难度大 相对论概念不易理解 三 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 四 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 五 主要参考书 1 电动力学 蔡圣善等高教出版社第二版2002 2 电动力学 虞福春北京大学出版社1992 3 电动力学题解 林璇英 张之翔科学出版社1999 4 电动力学学习指导与习题详解 郭芳侠陕西师范大学出版社2005 5 经典电动力学 影印版 第3版 JohnDavidJackson高等教育出版社2004 6 电动力学导论 第三版 英文版 DavidJ Griffiths世界图书出版公司2006 1675库仑定律 1820电流磁效应 毕 萨定律 1822安培作用力定律 电动力学一词开始使用 1831电磁感应 法拉第 场的思想 1856 1873麦克斯韦方程 预言了电磁波的存在 1881 1887迈克尔逊实验 1881 迈 莫雷实验 1887 1888赫兹证实电磁波存在 1905狭义相对论 爱因斯坦 论运动物体的电动力学 六 发展简史 4 1 2 3 绪论结束 谢谢合作 法拉第 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 1791 1867 他制造了世界上第一台发电机 法拉第发现电介质的作用 创立了介电常数的概念 后来电容的单位 法拉 就是用他的名字命名的 MichaelFaraday 麦克斯韦 JamesClerkMaxwell1831 1879 生平简介 英国物理学家 1831年6月13日生于英国爱丁堡的一个地主家庭 8岁时 母亲去世 在父亲的诱导下学习科学 16岁时进入爱丁堡大学 1850年转入剑桥大学研习数学 1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数学系 并留校任职 1856年到阿伯丁的马里沙耳学院任自然哲学教授 1860年到伦敦任皇家学院自然哲学及天文学教授 1865年辞去教职还乡 专心治学和著述 1871年受聘为剑桥大学的实验物理学教授 负责筹建该校的第一所物理学实验室 卡文迪许实验室 1874年建成后担任主任 1879年11月5日在剑桥逝世 终年只有49岁 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 返回 爱因斯坦 20世纪最杰出的科学家 爱因斯坦生于德国乌尔姆一个经营电器作坊的小业主家庭 一年后 随全家迁居慕尼黑 1894年 他的家迁到意大利米兰 1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学 1896年进苏黎世工业大学师范系学习物理学 1900年毕业 1901年取得瑞士国籍 1902年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员 从事发明专利申请的技术鉴定工作 他利用业余时间开展科学研究 于1905年在物理学三个不同领域中取得了历史性成就 特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出 推动了物理学理论的革命 同年 以论文 分子大小的新测定法 取得苏黎世大学的博士学位 1879 1955 爱因斯坦1908年兼任伯尔尼大学编外讲师 1909年离开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授 1911年任布拉格德语大学理论物理学教授 1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授 1914年 应马克斯 普朗克和瓦尔特 能斯脱的邀请 回德国任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授 直到1933年 1920年应亨德里克 安东 洛伦兹和保耳 埃伦菲斯特的邀请 兼任荷兰莱顿大学特邀教授 第一次世界大战爆发后 他投入公开和地下的反战活动 1915年爱因斯坦发表了广义相对论 他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言于1919年由英国天文学家亚瑟 斯坦利 爱丁顿的日全食观测结果所证实 1916年他预言的引力波在1978年也得到了证实 爱因斯坦和相对论在西方成了家喻户晓的名词 同时也招来了德国和其他国家的沙文主义者 军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击 爱因斯坦因在光电效应方面的研究 而被授予1921年诺贝尔物理学奖 1933年1月纳粹党攫取德国政权后 爱因斯坦是科学界首要的迫害对象 幸而当时他在美国讲学 未遭毒手 3月他回欧洲后避居比利时 9月9日发现有准备行刺他的盖世太保跟踪 星夜渡海到英国 10月转到美国普林斯顿大学 任新建的高级研究院教授 直至1945年退休 1940年他取得美国国籍 1939年他获悉铀核裂变及其链式反应的发现 在匈牙利物理学家利奥 西拉德推动下 上书罗斯福总统 建议研制原子弹 以防德国占先 第二次世界大战结束前夕 美国在日本广岛和长崎两个城市上空投掷原子弹 爱因斯坦对此强烈不满 战后 为开展反对核战争的和平运动和反对美国国内法西斯危险