当前课程知识点:大学物理——电磁学 > 绪论 > 电磁学引言 > 电磁学引言
同学们好 我们上课了
牛顿曾经把他自己
比作为在海边玩耍的小男孩
以寻找比较光滑的卵石
和比较漂亮的贝壳为乐
在他面前
是一片尚待探索的真理的大海
本学期大学物理课上
我们就来学习牛顿没有发现
却值得大家好好学习的电磁学
即吃掉电磁学这个大苹果
电磁学是物理学的一个重要分支
其应用之多 领域之广 不胜枚举
电磁学不仅与我们的日常生活
有十分密切的联系
它是人类大规模生产电能
长距离传送电能
和应用电能的科学基础
而且也是电工学 无线电电子学
电子计算机技术 以及其它新科学
新技术发展的理论基础
下面我们先简要介绍
电磁学的研究内容
电磁学
是研究电磁现象的规律的学科
它研究物质之间的电磁相互作用
以及电磁场的产生 变化
和运动的规律
说到电磁相互作用
我们先来回顾一下
自然界中的四种基本相互作用
它们是 引力相互作用
电磁相互作用 强相互作用
和弱相互作用
其中 电磁相互作用
是目前人们所了解的
比较清楚的一种相互作用
也是我们日常生活中
比较重要的一种相互作用
我们在生活中
所观察到的大部分现象
包括化学的 生物的过程
都是分子 原子等
粒子(之间)的电磁相互作用的结果
比如说 组成我们身体的基本物质
就是由原子 分子等这些粒子
通过电磁相互作用聚集在一起的
这四种基本相互作用的相对强弱
可以这样来比较
假设强相互作用的强度为1
那么电磁相互作用的强度次之
约为10的负二次方
弱相互作用的强度
约为10的负五次方
引力相互作用的强度
约为10的负三十八次方
在大学物理的学习中
在力学部分
我们介绍引力相互作用
在电磁学部分
我们着重介绍电磁相互作用
在介绍电磁相互作用之前
我们先问大家一个问题
为什么我们总是把电和磁
联系在一起
要回答这个问题
我们先来了解一下
历史上
人们对电磁现象的观察与研究
我们把对电磁现象的
观察与研究的历史
分为两个阶段
第一个阶段是观察与记录阶段
人们对电和磁现象的认识
可以追溯到远古时期
无论是在我国
还是在国外的文献中
都有“顿牟缀芥,磁石引针”
一类的记载
顿牟是指琥珀
缀芥是指吸引轻小物体
在这一时期
人们对电和磁的关注
主要是出于好奇
或者是直接应用它
比如说 对闪电的观察
对指南针的应用等
在这一阶段 人们认为
电和磁是完全不同的两种现象
第二个阶段是定量研究阶段
(始于十八世纪下半叶)
这里 我们介绍历史上
一些重大的关键性发现
1785年
库仑公布了用扭秤实验得到的
电力平方反比定律
即库仑定律
开启了电学的定量研究
这是对静电相互作用的系统研究
所谓静电就是指
静止的电荷所产生的电学现象
从静电研究向动电的转变
始于1800年
伏打发明的电堆即后来的电池
并使稳恒电流的获得成为可能
接着
1820年
奥斯特发现了电流的磁效应
使电和磁彼此隔绝的情形有了突破
电磁学的研究进入了新的阶段
同年
安培对电磁相互作用力
进行了深入研究
提出了安培定律
到了1831年
法拉第的贡献尤为突出
他发现了电磁感应现象
进一步揭示了电磁现象的内在联系
1865年
麦克斯韦在总结前人成就的基础上
将一切电磁理论
归纳到一组方程式
即麦克斯韦方程组中
建立了一套完整的电磁场理论
这样
电效应和磁效应
是一种相互作用的两个方面
这种相互作用
就是电磁相互作用
我们在电磁学的学习中
就是大致按照这样的顺序来展开的
我们将着重从场的观点出发
介绍静电场 稳恒磁场的
基本性质
基本定律
基本规律
然后
阐述电磁感应现象的
物理本质
最后介绍电磁场理论的初步知识
麦克斯韦方程组
同学们恐怕还有着
中学学习电磁学时的记忆吧
有些同学认为
电磁学的
“规律多,理论难,公式多得记不完”
实际上
电学和磁学的规律
在形式和处理问题的方式方法上
都有许多相似之处
同学们在学习的时候
要不断地将二者进行类比
以便于记忆和掌握
你会看到
两部分内容
都是首先讨论(真空中)稳恒场的规律
然后涉及有介质时的情形
最后再研究随时间变化的场
并通过总结与推广
稳恒场规律的方程式
得到作为电磁场理论基础的
麦克斯韦方程组
在这部分学习中
我们还要较多地用到
高等数学的微积分知识
培养同学们运用数学工具
解决物理问题的能力
电磁学的学习
是一个比较有难度的学习
犹如要打好冰球
即冰上曲棍球
需要快速多变的滑冰技艺
以及敏捷娴熟的曲棍球技艺相结合
同样
学好电磁学
也需要(把)物理和数学结合好
运用好
希望同学们
一定要多加练习
用心揣摩
尽快进入角色中来
不要让高等数学
成为我们学习电磁学道路上的
最大的障碍
否则
你恐怕首先品尝的是
电磁学这个大苹果的苦味
不过苦尽甜来
让我们一起加油吧
-大学物理绪论
--大学物理绪论
-电磁学引言
--电磁学引言
-1.1 库仑定律
-1.1 库仑定律
-1.2 电场 电场强度
--1.2.1 电场
-1.2 电场 电场强度——小测验
-1.3 电场强度的计算(1)
-1.3 电场强度的计算(1)——小测验
-第一章 静电场--WEEK1 作业
-1.3 电场强度的计算(2)
-1.3 电场强度的计算(2)——小测验
-1.4 电场线 电通量
-1.4 电场线 电通量——小测验
-1.5 静电场的高斯定理
-1.5 静电场的高斯定理——小测验
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验
-第一章 静电场--WEEK2 作业
-1.7 静电场的环路定理 电势
--1.7.3 电势
-1.7 静电场的环路定理 电势——小测验
-1.8 场强积分法求电势
-1.8 场强积分法求电势——小测验
-1.9 电势叠加原理及电势的计算
-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验
-1.10 等势面 电势梯度
-1.10 等势面 电势梯度——小测验
-1.11 静电场中的电偶极子
-1.11 静电场中的电偶极子——小测验
-第一章 静电场-- WEEK3 作业
-2.1 导体的静电平衡条件
-2.1 导体的静电平衡条件——小测验
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验
-2.3 静电屏蔽
-2.3 静电屏蔽——小测验
-2.4 有导体存在时静电场量的计算
-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业
-2.5 静电场中的电介质
-2.5 静电场中的电介质——小测验
-2.6 有电介质时的高斯定理
-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验
-2.7 电容 电容器
-2.7 电容 电容器——小测验
-2.8 静电场的能量
-2.8 静电场的能量——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业
-3.1 稳恒电流
-3.1 稳恒电流——小测验
-3.2 磁场 磁感应强度
--3.2.3磁感线
-3.3 毕奥—萨伐尔定律
-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK6 作业
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验
-3.5 磁场对载流导线的作用
--3.5.1安培力
--3.5.5电磁炮
--3.5.6磁矩
--3.5.7磁力矩
-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验
-3.6 磁场对运动电荷的作用
-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK7 作业
-3.7 磁场中的磁介质
-4.1 法拉第电磁感应定律
-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验
-4.2 动生电动势
-4.2 动生电动势——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK8 作业
-4.3 感生电动势及感生电场
-4.3 感生电动势及感生电场——小测验
-4.4 感生电动势例题
-4.4 感生电动势例题——小测验
-4.5 涡电流及电磁阻尼
-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验
-4.6 互感与自感
-4.6 互感与自感——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK9 作业
-4.7 磁场的能量和能量密度
-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK10 作业