电磁学简史备课讲稿.ppt

电磁学简史,1704,年,牛顿的光学研究在他的,光学,中达到顶峰。在该书中牛顿用他自己的微粒理论来描述光。,1690,年,惠更斯在,光的性质,中首次给出光速的数值，,2.3 x 10,8,m/s,。,1728,英国天文学家布拉德利发现光偏移现象，证明光速有限的早期发现是正确的。,1733,法国物理学家杜费伊发现电荷有两种，同性互斥，异性相吸。,1745,克莱斯特,(Kleist),发明用于储存电,荷的莱顿瓶,(Leyden jar),。,1746,沃森提出电荷守恒。,1747,富兰克林提出用具有两种带电状态的单一流体来描述电流。他认为物质都多少具有电流，并独立提出电荷守恒，引入正负电荷的概念。,1772,卡文迪什,(Henry Cavendish),发表“尝试用弹性流体方法解释电的某些基本现象”。,1777,库仑,(Charles Augustin de Coulomb),发现库仑定律，为电和磁的研究开辟了新方向。,1800,伏打,(Alessandro Guiseppe Antonio Anastasio Volta),发明“伏打电池”，世界上第一个电池。电压单位,Volt,以他的名字命名。,1807,戴维的演讲“关于电的某些化学作用”将电性与化学的关系拉近。,1812,泊松提出宏观电荷中性是物质的自然状态的概念，并描述充电作为两种电荷分离的手段。他也指出势能函数在电学系统的潜在用途。,1814,菲涅尔独立发现光的干涉现象，并按照波动理论解释它的存在原因。,1820,年,6,月,21,日,奥斯特在一次课堂演示实验后注意到电流引起的磁针偏转。随后奥斯特证明这个效应具有反比关系。这个工作启动了电学和磁学的统一进程。,1820,年,6,月,27,日,安培证实了奥斯特的实验结果，并向法国科学院提交了更多的实验数据。他按照分子电流提出了磁性模型。他的陈述开创了独立于静电学的电动力学。,1820,年秋季,毕奥和沙伐 推导出一小段载电导线产生的磁效应公式，即毕奥沙伐 定律。,1827,欧姆,(Georg Simon Ohm),用公式表明电流与电动力和电阻之间的关系，即欧姆定律。,1831,法拉第,(Michael Faraday),开始研究电磁学。后发现电磁感应现象,(,磁产生电,),1833,高斯分别提出电静力学和电动力学定律的公式，其中包括“高斯定律”,(,库仑定律的推广形式,),。所有这些工作直到,1867,年才发表。,1834,年,楞次发现楞次定律。,18451848,年,基尔霍夫建立了稳恒电路的两条定律,称为基尔霍夫第一定律和第二定律,为分支电路的运算奠定了基础。,1852,斯托克斯,(George Gabriel Stokes),命名并解释了荧光现象。,18551868,麦克斯韦完成科学巨著,电磁通论,，预示了宏观电磁理论大厦的建成。理论揭示了电磁波的传播速率和光速之间的联系，建立了光的电磁理论，使得光学和电磁学得以统一。,麦克斯韦,(James Clerk Maxwell,1831-79,，英国,),创立电磁场理论，对气体分子运动论有很大贡献。引入“麦克斯韦妖,(daemon)”,来解释统计热力学,(1871),，提出气体分子速率分布定律,(1872),。,1875,洛伦兹,(Heinrich Antoon Lorentz),在他的博士论文中，用麦克斯韦的理论推导出光的反射和折射定律。,1888,年,赫兹用实验证实电磁波存在。,18851887,亥维赛,(Oliver Heaviside),用两年时间写作,电磁感应及其传播,。他用三个,(,复,),矢量形式重新表达了麦克斯韦的结果，得到该理论的现代形式,Maxwell,方程组。在这个过程中，他发明了场论的近代微积分表示法，包括梯度、散度和旋度。,Maxwell,方程组的现代形式,(,微分形式,),麦克斯韦电磁理论的重大意义：,Maxwell,方程组是宏观电磁现象的总规律，所有之前总结出来的实验原理和实验定律，如电荷守恒定律，库仑定律，安培定律，法拉第电磁感应定律，楞次定律，毕奥沙伐定律，在引入了“场”的物理概念后，经过了高度的数学抽象和综合，最后归结为,Maxwell,方程组。,麦克斯韦,的电磁理论不仅在理论上是物理科学的重大突破和完美综合，而且从技术上产生出惊人结果。,一方面通过电工学使整个文明社会步入,电气时代,，使工业自动化成为可能；,另一方面，通过电磁波的预言和发现，直接把人类引导到无线电世纪，而这构成了,信息与传媒社会,的必不可少的物质基础。,教材内容的简单概括,第一章：矢量分析（数学基础、场论的基本知识：什么是矢量、什么是标量、什么是场、三度（散度、梯度、旋度）是什么）,第二章：电磁场中的基本物理量和基本实验定律,（E,、,H,、,D,、,B,、,J,、,等电磁学基本概念和数学表示；,库仑定律、安培定律等实验定律的老调重谈）,第三章：静电场分析（如何从实验定律经过数学演绎得到静电场下的基本公式,D,及,E,0；,并由这2个基本公式导出泊松方程,=-/,以及拉普拉斯方程,=,0,）,第四章：静电场边值问题的解法（如何从上面的,泊松方程和拉普拉斯方程,出发解题。,本章的方法也可用于静磁场下的问题求解以及时变电磁场下的问题求解）,第五章：静磁场分析,（如何从实验定律经过数学演绎得到静磁场下的基本公式,B,0,及,H,J,）,第六章：时变电磁场（第三章和第五章的综合与发展：时变情况下，电场与磁场不再相互独立，四个基本公式需要修正）,第七章：正弦平面电磁波（,Maxwell,方程组的一个初步应用，电磁波的基本概念）,第八章：导行电磁波（微波传输线基础，,不讲，在后续课程微波技术与天线中讲授,）,第九章：电磁波辐射（天线理论基础，,不讲，,在后续课程微波技术与天线中讲授,）,参考书（见教学光盘）,B,SGuru,电磁场与电磁波,中译本，机械工业出版社。,R,PFeymann,费曼物理学讲义,中译本，第二卷，上海科学技术出版社。,麻省理工学院电磁学教材，英文版,必须的数学工具,矢量分析,(,以后进一步学习的话还需要张量分析,),多变量微积分,(,偏微分、重积分,),、场论,数学物理方程,(,偏微分方程,),、特殊函数,复变函数,科学计算软件Mathematica5.0,美国,Wolfram Research,公司研究开发的一个功能强大的计算机数学系统。它提供了范围广泛的数学计算功能，支持在各个领域工作的人们所需要的各种计算。,具有强大的科学计算和作图功能。,易学易用。,Mathematica,软件绘制的电偶极子的电力线和等电位面,教学光盘内容,教材勘误,25,页,46,页,65,页,72,页,78,页,129,页,154,页,172,页,242,页,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,