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引言

下一节:电荷

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引言课程教案、知识点、字幕

同学好

欢迎来到大学物理2 MOOC课堂

我是清华大学物理系教授 安宇

这一节是电磁学的开篇

我来简单介绍一下

电磁学要讲的内容

以及学习电磁学的时候

要注意些什么

那么大家看到的

这些是电磁学要讲的内容

先是学习真空中静电场特性

接着讨论有导体

和电介质时的静电场

而后就是稳恒电流

它是静磁场的源

电流激发磁场

我们可以研究

真空中静磁场的特性

还可以讨论运动电荷

或电流在磁场中的受力情况

再接着就可以讨论

磁介质的影响

这些都是不随时间变化的情况

假如电场或磁场随时间变化

就会有感生磁场或感生电场

从这些现象中

我们可以发现

电场和磁场的相对性

比如说在某个惯性系观察

只有静电场

而在另一个惯性系

你不仅可以观察到静电场

还可以观察到静磁场

就是说静磁场

其实是静电场的相对论效应

反过来也是一样的

麦克斯韦把电场和磁场的特性

统一用四个方程表示出来

从方程组中他还找到了

电磁波的解

发现光其实是电磁波的一种

这些就是我们要学习的

电磁学的内容

那么不论是物理系的学生还是工科学生

学电磁学

基本要涉及所有这些内容

这样学的东西才是完整的

只不过在大学物理课程里面呢

可能稍微有些粗线条

那么怎么学电磁学呢

或者说它跟力学和热学

学习关注点有什么不同呢

力学主要是利用牛顿方程

研究单个或多个粒子的运动

不仅要确定粒子的位置 速度

你还要研究表征粒子运动的量

比如动量 动能 角动量等量

热学是研究大量粒子的

无规运动规律

这个大量当然是很大的量

因为粒子数目太大

即使是用最好的计算机

很多的计算机

也完全不能追踪每个粒子的运动

所以 热学得用统计方法研究

或者呢用宏观热力学方法

电磁学呢

学习力学的时候我们研究过

带电粒子在电场或磁场中的运动情况

但这不是电磁学的内容

它基本属于力学问题

带电粒子主要是用来产生电场和磁场

它是场源

它如何产生场

这是电磁学中比较重要的内容

但不是最重要的

电磁学最重要的内容是研究场量的性质

就是电场和磁场的性质

这是在学习电磁学中最要关注的

场的特性是弥散在整个空间

任何时候都有

没有场的地方你也可以说

那里场是零

电场和磁场的概念

是法拉第最先提出来的

现在场的概念

应用到了物理学的各个方向

现代物理学离不开场的概念

研究引力你要用引力场

研究原子核

要用到强相互作用场

研究β衰变要用到弱相互作用场

我们有各种各样的场

有旋量场 规范场等

场是现代物理学的核心概念

但它源自法拉第提出的

电场和磁场的概念

所以我们可以知道

学习电磁学是何其重要

那么怎么描述电场和磁场的性质呢

其实这是电磁学中最重要的内容

我们先看一下比较直观的例子

就是流场

假设我们研究水流

各个点都有速度

这就是水流速度场

如果你知道任何时刻任何位置的速度

水流场就都知道了

但这种描述不是很好

因为其实你满脑子速度数据

对流场没有整体的认识

假如我告诉你

流场中通过任何闭合曲面的通量总是零

意思说对任何闭合曲面

任何时刻 流进去的体积

等于流出去的体积

那你立刻有个概念

这个流场中没有源

也没有漏

假如在有些地方

闭合曲面的通量不为零

那就意味着那里有源或者有漏

假如有源

比如泉水总有水冒出来

那么包围泉眼的闭合曲面上

水向外流 它通量就不会是零

假如有漏的话水就漏进去了

包围这个漏的闭合曲面上

水向内流 它的通量也不会是零

另一方面

假如速度沿着任何一个

闭合路径积分是零的话

我们说环量为零

这是说流场中没有漩涡

有了这两个量

你就对这个流场

有了一个整体的了解

这其实就是描述场量的方法

数学上通过闭合曲面的通量

和闭合路径的环量

完备的表示场量的特性

这也是我们在学习电磁学的过程中

最要关注的地方

好 这一节我们就讲到这儿

谢谢

大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)课程列表:

WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

--video

--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

--Video

--Video

-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

--Video

--Video

--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

--Video

--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

-粒子物理简介

--基本粒子

-WEEK15--粒子物理简介

-本周作业

--WEEK15--本周作业

-week15课件

期末考试

-期末考试--期末考试题Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

引言笔记与讨论

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