当前课程知识点:大学物理2 (电磁学、光学和量子物理) > WEEK1 > 电荷和库仑定律 > 引言
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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
-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
-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
-WEEK1--高斯定律
-WEEK1--本周作业
-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
-WEEK2--静电能
-导体静电平衡
--物质中电场
--导体静电平衡
-WEEK2--导体静电平衡
-WEEK2--本周作业
-导体周围电场
-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
-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
-极化规律、电位移矢量
--电介质的极化规律
-WEEK4--极化规律、电位移矢量
-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
-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
-WEEK4--电流微观图像和暂态过程
-本周作业
--week4--本周作业
-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
--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
-WEEK5--静磁场环路定理
-安培力和霍尔效应
--霍尔效应
--安培力
-WEEK5--安培力和霍尔效应
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-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩
-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
-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理
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-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
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-WEEK7--法拉第电磁感应定律
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--动生电动势
--涡电流
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-自感和互感
--自感
--互感
-WEEK7--自感和互感
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--磁场的能量
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--麦克斯韦方程组
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