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文档简介
电磁学(电动力学)简介
电磁学的研究对象(与力学、热学对比)带电物体(charge)的性质静止的电荷;运动的电荷;(电荷产生电场)运动的电荷产生电流,由此产生磁场。电场、磁场的互相转换;电磁场;电磁波。经典电磁学(电动力学)的系统研究比力学和热学晚一个多世纪,主要集中在18-19世纪,以库仑、安培、伏特、法拉第、麦克斯韦等人的贡献为主。在研究方法上,电磁学比力学和热学(统计物理)更系统、简明,麦克斯韦方程组可搞定一切!下面就是数学推导(常微方程、复变函数、偏微方程等)。麦克斯韦方程组
电磁基本规律的归纳1.电场高斯定理:2.磁场高斯定理:
3.电场环路定理:4.磁场环路定理:
麦克斯韦方程组积分形式微分形式解决有限空间电磁场问题解决电磁场空间
分布问题预言了电磁波的存在真空中的麦克斯韦方程组(不同的单位制)国际制(SIUnit)高斯制(GaussUnit)
发射接收
1831年:法拉第(1791-1867)发现电磁感应1865年:麦克斯韦(1831-1879)完善了电磁方程并预言电磁波1888年:赫兹(1857-1894)验证了电磁波的发射与传播
赫兹实验
电磁波的产生与传播+-+-辐射能与频率的4次方成正比偶极振子的辐射——最重要的电磁辐射模型变化的电场—磁场变化的磁场—电场地位对称变化率也随时间变化变化的电场、磁场同时存在,又以对方存在为前提
电磁场——互相依存、同时存在的变化的电场和磁场电磁波的传播机制光、X射线、放射性辐射等都是电磁波,只是频率或波长有很大差别。按波长或频率的顺序把电磁波排列起来——电磁波谱。以真空中的波长作为电磁波谱的标度。无线电波:长波:几千米;中波:103m-50m;
短波:50-10m;微波:10m-1mm;红外线:10-2cm-760nm;可见光:760-400nm;紫外线:400-5nm;X
射线:1-10-3nm;电磁波谱
电磁学引发的革命经典电磁学(电动力学)与伽利略时空变换严重矛盾!(光是一种电磁波)举个简单例子:在一个参考系中静止的电荷,它只产生静电场、没有磁场;但在另一个相对运动的参考系观察,它同时产生电场和磁场!在不同的惯性系观察到不同的物理现象,严重违背“相对性原理”。由此,洛仑兹等人提出“洛仑兹变换”取代“伽利略变换”
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