經(jīng)典電磁學(xué)ppt課件-資料下載頁
2025-01-18 16:43本頁面
【正文】 、達(dá)爾文的 《 物種起源 》 和賴爾的 《 地質(zhì)學(xué)原理 》 相媲美的里程碑式的著作。： “以太渦旋 ”模型和 “位移電流 ”： 二 .麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 1855年發(fā)表 《 論法拉第力線 》 ， 把法拉第的力線抽象為數(shù)學(xué)描述 。文中：麥克斯韋 用類比的方法 ，把力線看作不可壓縮的流體的流線。如把正、負(fù)電荷比作流體的源和匯，電力線比作流管，電場(chǎng)強(qiáng)度比作流速等，引入了諾埃曼的矢勢(shì)函數(shù) A，用于表示導(dǎo)體中引起的電動(dòng)勢(shì)。并指出， “電緊張態(tài) ”是場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，是一個(gè)物理真實(shí)。 在論文末尾，麥克斯韋總結(jié)了六條定律，為以后建立電磁場(chǎng)理論奠定了基礎(chǔ)。從而將法拉第的觀念和直觀的力線抽象為數(shù)學(xué)。 “以太渦旋 ”模型和 “位移電流 ” 1862年， 麥可斯韋發(fā)表了第二篇電磁學(xué)論文 《 論物理力線》 。提出了 “電磁以太模型 ”，把電學(xué)量和磁學(xué)量之間的關(guān)系，形象的表現(xiàn)出來。電磁以太模型：如右圖， 充滿空間的媒質(zhì)分子在磁作用下具有旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)， 它們以磁力線為軸形成渦旋管， 渦旋管轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度 H，渦旋媒質(zhì)的密度正比于媒質(zhì)磁導(dǎo)率 μ。 由于相互緊密連接的渦旋管的表面是沿相反方向運(yùn)動(dòng)的，為了互不妨礙對(duì)方的運(yùn)動(dòng)，麥克斯韋設(shè)想在相臨渦旋管之間充滿著一層 起滾珠軸承作用的微小粒子 。它們是些遠(yuǎn)比渦旋的線度小、質(zhì)量可以忽略的帶電粒子 。粒子和渦旋的作用是切向的。粒子可以滾動(dòng)，但沒有滑動(dòng)。 對(duì)于靜電場(chǎng)中的情況：麥克斯韋把渦旋模型又進(jìn)一步推廣到靜電場(chǎng)。無外磁場(chǎng)時(shí)，由于 H=0，渦旋管靜止。但 當(dāng)處于靜電場(chǎng)中時(shí) ，粒子層將受到電力 E的作用而發(fā)生位移 D，并給渦旋管以切向力使之發(fā)生形變。當(dāng)兩力平衡時(shí)，粒子和渦旋管保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)電場(chǎng)能在媒質(zhì)中轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥詣?shì)能。這時(shí)并無磁感應(yīng)產(chǎn)生。對(duì)于變化電場(chǎng)的情況： 當(dāng)電場(chǎng)發(fā)生變化的時(shí)候，介質(zhì)中粒子的總位移 D也跟著發(fā)生變化，從而形成正負(fù)方向上的電流。麥克斯韋 稱之為 “位移電流 ”, 并表示為 i∝ ?E/?t 。3. 麥克斯韋電磁方程組： 1873年，麥克斯韋出版 《 電磁學(xué)通論 》 ，創(chuàng)造性的建立了電磁場(chǎng)理論的完整體系。把以前的電磁場(chǎng)理論都綜合在一組方程式中，得到了電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)方程 麥克斯韋電磁方程組。以簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，揭示了電場(chǎng)和磁場(chǎng)內(nèi)在的完美對(duì)稱。最初，在 《 電磁學(xué)通論 》 書中，麥克斯韋共列出了 20個(gè)分量方程，如果采用矢量方程，則僅有 8個(gè) 。后來簡(jiǎn)化成 四個(gè) 。 1890年前后，德國物理學(xué)家 赫茲 和英國物理學(xué)家亥維賽 ，又兩次簡(jiǎn)化麥克斯韋方程組，才得到我們現(xiàn)在通用的微分形式。1電場(chǎng)中的高斯定理2法拉第電磁感應(yīng)定律3磁場(chǎng)中的高斯定理4安培環(huán)路定律麥克斯韋方程組： 麥克斯韋方程組的一個(gè)重要結(jié)果，就是預(yù)言了電磁波的存在。麥克斯韋通過計(jì)算， 從方程組中導(dǎo)出了自由空間中電場(chǎng)強(qiáng)度 E和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的 波動(dòng)方程 為： 式中 V是波在介質(zhì)中的傳播速度。 式中 ε是介電常數(shù)， μ為磁導(dǎo)率。 它表示：電或磁的擾動(dòng)，將在以太媒質(zhì)里以速度 V傳播著。并且推出了電磁波的傳播速度為：： 1856年 韋伯 測(cè)定上述速度值為： V= /秒 ,麥克斯韋發(fā)現(xiàn)這個(gè)值與 1849年 斐索 測(cè)得的光速 萬公里 /秒十分接近。他認(rèn)為這不是巧合，而是由于光的本質(zhì)與電磁波相同，從而提出了光的電磁理論。它表明 “光本身乃是以波的形式在電磁場(chǎng)中按電磁規(guī)律傳播的一種電磁振動(dòng) ” 。 從而將光、電、磁理論統(tǒng)一起來。完成了物理學(xué)發(fā)展史上的第二次理論大綜合。麥 克 斯 韋 電 磁 場(chǎng) 理 論 的 建 立四 .意義，完成了物理學(xué)理論的第二次大綜合，進(jìn)一步說明了科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。
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