第0章绪论 、电磁学的研究对象及研究方法 1.研究电荷、电流激发的场及其与物质相互作用的规律,概括为: 运动电荷形成电流 charge current 激发 施力 施力 激发 electric magnetIc le 相互激发 (1)场论方法场分布有矢量场 标量场’诸如「E、D、戶、B、B、M 电势U 一般地,它们是空、时变量(F1)的函数:在空间上有(均匀场 非均匀场 在时间上有时稳场 时变场。因而场概念至关重要,通过积分形式研究 场矢量/通量 力线 性质,引用 形象描述场。 环流 等值面 (2)路论方法仅是场的局域特殊形式,在准静态下以路代场研究问题方便, 如DC、AC电路
0－1 第 0 章 绪 论 一、电磁学的研究对象及研究方法 1．研究电荷、电流激发的场及其与物质相互作用的规律，概括为： （1）场论方法 场分布有 标量场 矢量场 ， 诸如 U E D P B H M 电势 、 、 、 、 、 等。 一般地，它们是空、时变量（ r,t ）的函数：在空间上有 非均匀场 均匀场 、 在时间上有 时变场 时稳场 。因而场概念至关重要，通过积分形式研究 场矢量 环流 通量 性质，引用 等值面 力线 形象描述场。 （2）路论方法 仅是场的局域特殊形式，在准静态下以路代场研究问题方便， 如 DC、AC 电路。 charge current electric field magnetic field 运动电荷形成电流 激发 施力 施力 激发 相互激发
、电磁学的内容及发展 1.静电场 1785年,库仑( Coulomb)扭秤发现库仑定律:F q192F(点电荷间),所有 4丌Er 静电场规律均可由此结合力的叠加原理予以解答 2.静磁场 1820年奥斯特(0ce)发现电流的磁效应,安培定律指出电流元之间的作用力: dF12=4兀 12dl2×(l1d1×2) ,毕奧一萨伐尔(Biot- Savart)定律定量地给出电流元激 发磁场的计算。 以上为稳恒场情形,所有源及场分布均与时间t无关。 3.时变的磁场 1831年法拉第 faraday)发现电磁感应现象,其规律形式为:公s、d它是发 dt 电机的依据,表明不但电荷激发电场,而且变化的磁场亦激发电场 4.时变的电场 1861-1862年麦克斯韦引入位移电流:I=Dd,表明不但传导电流能 激发磁场,而且变化的电场也能激发磁场,从而预言电磁波的存在,1888年赫兹从实验 上给予证实。 综上所述,在前人工作的基础上,麦克斯韦( Maxwel1)创立了空前优美的物理理论 在普遍情况下电磁场必须满足的方程组: 5FdT=「 「Ed aB Marwell's equations B·ds=0 D·ds=,pd 它支配着电磁场的运动规律。把电学、磁学和光学统一起来的麦克斯韦电磁理论的进
0－2 二、电磁学的内容及发展 1．静电场 1785 年，库仑(Coulomb)扭秤发现库仑定律: r r q q F ˆ 4 1 2 1 2 = （点电荷间），所有 静电场规律均可由此结合力的叠加原理予以解答。 2．静磁场 1820 年奥斯特(Oce)发现电流的磁效应，安培定律指出电流元之间的作用力： 2 12 0 2 2 1 1 12 12 ( ) 4 r I dl I dl r dF = ，毕奥—萨伐尔(Biot-Savart)定律定量地给出电流元激 发磁场的计算。 *以上为稳恒场情形，所有源及场分布均与时间 t 无关。 3．时变的磁场 1831 年法拉第(Faraday)发现电磁感应现象，其规律形式为： dt d = − ，它是发 电机的依据，表明不但电荷激发电场，而且变化的磁场亦激发电场。 4．时变的电场 1861—1862 年麦克斯韦引入位移电流： = D S D ds dt d I ， 表明不但传导电流能 激发磁场，而且变化的电场也能激发磁场，从而预言电磁波的存在，1888 年赫兹从实验 上给予证实。 综上所述，在前人工作的基础上，麦克斯韦(Maxwell)创立了空前优美的物理理论 ——在普遍情况下电磁场必须满足的方程组： Maxwell s Equations = = = − = + S V S L S L S D ds dV B ds ds t B E dl ds t D H dl J 0 ( ) 它支配着电磁场的运动规律。把电学、磁学和光学统一起来的麦克斯韦电磁理论的进一
步发展,导致狭义相对论的问世,光波纳入电磁波的范畴。结合洛仑兹力 F=q(E+P×B)及物态方程:D=EE、B=H等构成电磁学的主要内容。 《电磁学》的主要任务侧重于:现象,定性,特殊:后续《电动力学》,严格求解, 定量解释,本质探讨。 电磁理论现代技术的应用,创立现代文明,提高人类生活质量,……。 、学习电磁学的必要性和学习方法 它是普通物理重要内容之一,理解原子裂变、微波器件、阴极射线、示波器、雷达、 电视、遥感、卫星通讯、射电天文、光纤通讯、盲目着陆、电机能量转换,等等,电磁 理论不可少,实现现代化,需要电气化,现代科技文明,电磁理论是重要基础 学习中,重点场论方法处理问题:理解本质,挖掘含义,多做练习,注重实验,“场” 的概念牢固树立,类比方法注意运用 四、必备数学基础 (第二型)曲面积分,曲线积分;矢量代数,立体几何,矢量场论。 五、教学参考书 1、主教材: 赵凯华,陈熙谋。电磁学,第二版,高等教育出版社,1985 2、参考书目: (1)梁灿彬,秦光戎,梁竹健。电磁学,人民教育出版社,1980 (2)贾起民,郑永令,陈暨耀。电磁学,第二版,高等教育出版社,2001。 (3)(美)R.L. Armstrong,J.D.King著,电磁相互作用,黄祖良译, 高等教育出版社,1988。 (4)P.劳兰,D.R.考森著,电磁学原理与应用,萧树勋等译,安徽教育出 版社,1984。 (5)B L Bleaney and B Bleaney electricity and magnetism (Third Edition ), Oxford, 1975. (6)四川师范学院编。电磁学思考题分析与解答,上海科技出版社,1986 (7)杭州师范学院编。电磁学学习指导,浙江科技出版社,1982。 (8)崔元顺编。电磁学辅助读物,教学讲义。 0-3
0－3 步发展 ，导致 狭义 相对论 的问 世， 光波纳 入电 磁波的 范畴 。结合 洛仑 兹力： F q(E V B) = + 及物态方程： D E B H = 、 = 等构成电磁学的主要内容。 《电磁学》的主要任务侧重于：现象，定性，特殊；后续《电动力学》，严格求解， 定量解释，本质探讨。 电磁理论现代技术的应用，创立现代文明，提高人类生活质量，……。 三、学习电磁学的必要性和学习方法 它是普通物理重要内容之一，理解原子裂变、微波器件、阴极射线、示波器、雷达、 电视、遥感、卫星通讯、射电天文、光纤通讯、盲目着陆、电机能量转换，等等，电磁 理论不可少，实现现代化，需要电气化，现代科技文明，电磁理论是重要基础。 学习中，重点场论方法处理问题：理解本质，挖掘含义，多做练习，注重实验，“场” 的概念牢固树立，类比方法注意运用。 四、必备数学基础 （第二型）曲面积分，曲线积分；矢量代数，立体几何，矢量场论。 五、教学参考书 1、主教材： 赵凯华，陈熙谋。电磁学，第二版，高等教育出版社，1985。 2、参考书目： （1） 梁灿彬，秦光戎，梁竹健。电磁学，人民教育出版社，1980。 （2） 贾起民，郑永令，陈暨耀。电磁学，第二版，高等教育出版社，2001。 （3） （美）R. L. Armstrong, J. D. King 著 ,电磁相互作用，黄祖良译， 高等教育出版社，1988。 （4） P.劳兰，D. R. 考森 著，电磁学原理与应用，萧树勋等译，安徽教育出 版社，1984。 （5） B.L.Bleaney and B.Bleaney ， electricity and magnetism (Third Edition )，Oxford ,1975。 （6） 四川师范学院编。电磁学思考题分析与解答，上海科技出版社，1986。 （7） 杭州师范学院编。电磁学学习指导，浙江科技出版社，1982。 （8） 崔元顺编。电磁学辅助读物，教学讲义