闲话电动力学电动力学：电一动力学，Electro-Dynamics动力学：关于物体、物质、系统、或者体系的运动（变化）规律，包括如何运动及运动原因·尽可能给出最终原因，尽量少的原理物质的基本属性之一：电荷，Charge一电（磁）相互作用电动力学一研究物质之间电磁相互作用的运动规律一什么是基本属性？，说不清楚，不能严格表述，原理·有基本作用才成为基本属性，适当时才能体现·不能太多，太多是无可奈何四种相互作用引力相互作用一电磁相互作用一强相互作用一弱相互作用《电动力学》
《电动力学》 闲话电动力学 ▪ 电动力学：电－动力学，Electro-Dynamics – 动力学：关于物体、物质、系统、或者体系的运动（变化）规律，包括如 何运动及运动原因 • 尽可能给出最终原因，尽量少的原理 ▪ 物质的基本属性之一：电荷，Charge – 电（磁）相互作用 – 电动力学－研究物质之间电磁相互作用的运动规律 – 什么是基本属性？ • 说不清楚，不能严格表述，原理 • 有基本作用才成为基本属性，适当时才能体现 • 不能太多，太多是无可奈何 ▪ 四种相互作用 – 引力相互作用－电磁相互作用－强相互作用－弱相互作用
闲话电动力学时间、空间和物质-时空独立一时空关联一时空物质关联-MKS单位制，米一公斤一秒·力学范围内，空间一质量（惯性）一时间·电磁相互作用，电荷，单位制需要扩展实体物质和场，两类物质-物质，相互作用的主体·Fermi子（半整数自旋），系统不允许有相同状态的Fermi子一场，“光”，传递相互作用·Bose子（整数自旋），系统允许有相同状态的Bose子能量标度（系统“基本”粒子的“可交换”能量）-高能量/相互作用简单/对称性越好/越完美/越没有意思-大千世界0.0leV/电磁相互作用是最重要的相互作用《电动力学》
《电动力学》 闲话电动力学 ▪ 时间、空间和物质 –时空独立－时空关联－时空物质关联 –MKS单位制， 米－公斤－秒 • 力学范围内，空间－质量（惯性）－时间 • 电磁相互作用，电荷，单位制需要扩展 ▪ 实体物质和场，两类物质 –物质，相互作用的主体 • Fermi子（半整数自旋），系统不允许有相同状态的 Fermi子 – 场， “光” ，传递相互作用 • Bose子（整数自旋），系统允许有相同状态的Bose子 ▪ 能量标度（系统“基本”粒子的“可交换”能量） –高能量 /相互作用简单 /对称性越好 /越完美 /越没有意思 –大千世界 0.01eV /电磁相互作用是最重要的相互作用
电动力学基本内容电动力学基本内容Maxrwell方程组和Lorentz力一静电/磁场求解方法-动电，即电磁波的发射（辐射）/传播/接收（吸收）一狭义相对论电动力学特点经典电动力学（低速）十狭义相对论（高速）一是一个完备的理论，非常好用一宏观电磁现象的规律，涉及微观则多半失效《电动力学》
《电动力学》 电动力学基本内容 ▪ 电动力学基本内容 – Maxwell 方程组和 Lorentz 力 –静电/磁场求解方法 –动电，即电磁波的发射（辐射）/传播/接收（吸收） –狭义相对论 ▪ 电动力学特点 –经典电动力学（低速）＋狭义相对论（高速） –是一个完备的理论，非常好用 –宏观电磁现象的规律，涉及微观则多半失效
第一章电磁现象之普遍规律S1.1基本实验定律之回顾库仑（Coulumb）定律与静电场毕奥一萨伐尔（Biot-Savard）定律与静磁场法拉第（Faraday）定律与电场之有旋性S1.2麦克斯韦方程组与洛伦兹力电荷守恒定律与位移电流麦克斯韦(Maxwell)方程组国洛伦兹（Lorentz）力《电动力学》
《电动力学》 第一章 电磁现象之普遍规律 §1.1 基本实验定律之回顾 库仑（Coulumb）定律与静电场 毕奥－萨伐尔（Biot-Savard）定律与静磁场 法拉第（Faraday）定律与电场之有旋性 §1.2 麦克斯韦方程组与洛伦兹力 电荷守恒定律与位移电流 麦克斯韦（Maxwell）方程组 洛伦兹（Lorentz）力
电磁现象之描述电磁现象之描述（表征）电磁场由时空变化的两个矢量函数描述电场强度：E(x,y,z,t)磁感应强度： B(x,y,z,t)电磁场的运动规律求描述电磁场的物理量（E、B）的时空变化关系数学上，就是给出（E、B）所满足的偏微分方程广义上，物理量的空间分布称为场，动力学过程则与时间相关一个场具有无穷多个自由度由场描述的动力学系统也称无穷维动力学系统，用偏微分方程描述有限维动力学系统可以用有限个常微分方程描述《电动力学》
《电动力学》 电磁现象之描述 ▪ 电磁现象之描述 电场强度： 磁感应强度： 电磁场由时空变化的两个矢量函数描述（表征） ▪ 电磁场的运动规律 广义上，物理量的空间分布称为场，动力学过程则与时间相关 一个场具有无穷多个自由度 由场描述的动力学系统也称无穷维动力学系统，用偏微分方程描述 有限维动力学系统可以用有限个常微分方程描述 求描述电磁场的物理量（ 、 ）的时空变化关系 数学上，就是给出（ 、 ）所满足的偏微分方程
库仑定律与静电场库仑（Coulomb）定律(电荷Q'对电荷Q）FX-X两电荷之间作用力00( [()]F:E(X,X)Q(X)4元。超距作用近距作用电荷一电荷电荷一场一电荷0点电荷产生的电场rQ(xx)()xT库仑定律也可以认为定义了何谓电荷《电动力学》
《电动力学》 库仑定律与静电场 超距作用 电荷－电荷 近距作用 电荷－场－电荷 ▪ 库仑（Coulomb）定律 ▪ 点电荷产生的电场： 两电荷之间作用力 （电荷 Q' 对电荷 Q ) Q' Q O 库仑定律也可以认为定义了何谓电荷
连续电荷分布产生的静电场对连续的电荷分布V力的叠加性导致静电场的叠加性+rXrdv'E(X)= 4元e, JXI文.静电场，电荷静止，场与时间无关（参考系问题）库仑定律的内容是力的方向、力与距离的平方反比关系，其系数X定义了电荷的单位，这里的形式是国际单位制《电动力学》
《电动力学》 连续电荷分布产生的静电场 ▪ 对连续的电荷分布 力的叠加性导致静电场的叠加性 静电场，电荷静止，场与时间无关（参考系问题） 库仑定律的内容是力的方向、力与距离的平方反比关系，其系数 定义了电荷的单位，这里的形式是国际单位制 O V
高斯定理一静电场的散度E定理静电场的高斯(Gauss)E·ds-JJ pdvSS高斯定理的微分形式：数学上Gauss定理V.E=PE·ds = JJv.Edv80有源场：（散度不为零）电荷为电场之源区局域性：电场的散度仅仅与当地的电荷相关《电动力学》
《电动力学》 数学上 Gauss 定理: 高斯定理－静电场的散度 ▪ 静电场的高斯（Gauss）定理 有源场：（散度不为零）电荷为电场之源 局域性：电场的散度仅仅与当地的电荷相关 S V ▪ 高斯定理的微分形式：
高斯定理的证明(.dsE·dS -4元8ds4me, p(ds avSJJ p(X)dv"dsS面对原点所张的立体角X'0X'@S#·ds=}X'es4元静电场散度局域性与电场的平方反比规律密切相关《电动力学》
《电动力学》 高斯定理的证明 S V dS dS S 面对原点所张的立体角 静电场散度局域性与电场的平方反比规律密切相关
静电场的旋度4n e(avaiPE.di -4元。14me, ((a avdldi = dX = drVJJ p([·dr av"4元X()dv4元 (x[(-)]=0dv4元0Stokes定理V×E=0静电场是无旋场：f.di = J(V×),dsSL《电动力学》
《电动力学》 静电场的旋度 O L Stokes 定理: ▪ 静电场是无旋场： = 0