中国科学技术大学《电磁学》 第一章真空中的静电场 作者:叶邦角 在 Faraday的许多贡献中,最伟大的一个就是力线概念了。我想,借助于它就可以把电场和磁场的许多性质,最简单而又极富启 发性地表示出来。” Thomson在自己研究的基础上建议 Maxwel-究 Faraday的力线思想。 Maxwell在 Faraday的基础上发展了近距 作用观点的场论思想,建立了 Maxwell出方程,奠定了经典电动力学的理论基础。 (3)电场 近代物理的发展证明,超距作用的观点是错误的,近距作用的观点才是正确的。电力(磁力也是这样)虽然以极快的速度传 递,但该速度仍然有限。在真空中,它的速度就是真空中的光速c, c=29790458(12)×10m/s3×103m/s 但“以太”并不存在,电力(磁力)通过电场(磁场)传递。凡是有电荷的地方,周围就存在电场,即电荷在自己的周围产 生电场或激发电场,电场对处在场内的其他电荷有力作用。电荷受到电场的作用力仅由该电荷所在处的电场决定,与其他地方的电 场无关,这就是场的观点。按照这种观点,电荷间的相互作用可表示为 电荷 电场 电荷 然而,在电场随时间变化的情况下,例如当场源运动时,两种观点的区别就显示出来了。设两点电荷,电量分别为q和q2, 在某一时刻t,它们的距离为r,这时,φ2对q1有一定的作用力,若q2突然改变位置,使两电荷的距离发生变化,按超距作用的观 点,所受到的作用应同时变化。但按场的观点,当g2位置变化时,q1受到的作用力并不立即变化。因为2在新位置产生的场将以 有限的速度c向q传播,经过一定的时间△t之后,当出所在处的场发生变化时,由受到的作用力才变化。所以,q2对q作用力的 变化要比q2位置的变化推迟一定时间△.实验结果证明场的观点是正确的 以后我们还将看到,电场和磁场与实物(由原子或分子构成的物质)一样,具有动量和能量,服从一定的运动规律,它们可 以脱离电荷和电流单独存在。与物质的实物形式一样,电磁场也是物质的一种形式。Ё೑⾥ᄺᡔᴃ໻ᄺlj⬉⺕ᄺNJ ㄀ϔゴ ⳳぎЁⱘ䴭⬉എ ԰㗙˖৊䙺㾦 4 Ā೼ Faraday ⱘ䆌໮䋵⤂Ёˈ᳔ӳ໻ⱘϔϾህᰃ࡯㒓ὖᗉњDŽ៥ᛇˈࡽ׳Ѣᅗህৃҹᡞ⬉എ੠⺕എⱘ䆌໮ᗻ䋼ˈ᳔ㅔऩ㗠জᵕᆠਃ থᗻഄ㸼⼎ߎᴹDŽāThomson ೼㞾Ꮕⷨおⱘ෎⸔Ϟᓎ䆂 Maxwell ⷨお Faraday ⱘ࡯㒓ᗱᛇDŽMaxwell ೼ Faraday ⱘ෎⸔Ϟথሩњ䖥䎱 ԰⫼㾖⚍ⱘഎ䆎ᗱᛇˈᓎゟњ Maxwell ߎᮍ⿟ˈ༴ᅮњ㒣݌⬉࡯ࡼᄺⱘ⧚䆎෎⸔DŽ ˄3˅⬉എ 䖥ҷ⠽⧚ⱘথሩ䆕ᯢˈ䍙䎱԰⫼ⱘ㾖⚍ᰃ䫭䇃ⱘˈ䖥䎱԰⫼ⱘ㾖⚍ᠡᰃℷ⹂ⱘDŽ⬉࡯⺕˄࡯гᰃ䖭ḋ˅㱑✊ҹᵕᖿⱘ䗳ᑺӴ 䗦ˈԚ䆹䗳ᑺҡ✊᳝䰤DŽ೼ⳳぎЁˈᅗⱘ䗳ᑺህᰃⳳぎЁⱘܝ䗳 cˈ c 2.99792458(12) 10 m/s 3 10 m/s 8 8 = × ≈ × ԚĀҹ໾āᑊϡᄬ೼ˈ⬉࡯⺕˄࡯˅䗮䖛⬉എ˄⺕എ˅Ӵ䗦DŽ޵ᰃ᳝⬉㥋ⱘഄᮍˈ਼ೈህᄬ೼⬉എˈे⬉㥋೼㞾Ꮕⱘ਼ೈѻ ⫳⬉എ៪▔থ⬉എˈ⬉എᇍ໘೼എݙⱘ݊Ҫ⬉㥋᳝࡯⫼԰DŽ⬉㥋ফࠄ⬉എⱘ԰⫼࡯ҙ⬅䆹⬉㥋᠔೼໘ⱘ⬉എއᅮˈϢ݊Ҫഄᮍⱘ⬉ എ᮴݇ˈ䖭ህᰃഎⱘ㾖⚍DŽᣝ✻䖭⾡㾖⚍ˈ⬉㥋䯈ⱘⳌѦ԰⫼ৃ㸼⼎Ў ✊㗠ˈ೼⬉എ䱣ᯊ䯈ব࣪ⱘᚙމϟˈ՟བᔧഎ⑤䖤ࡼˈᯊϸ⾡㾖⚍ⱘऎ߿ህᰒ⼎ߎᴹњDŽ䆒ϸ⚍⬉㥋ˈ⬉䞣߿ߚЎ ql੠ q2ˈ ೼ᶤϔᯊࠏ tˈᅗӀⱘ䎱⾏Ў rˈ䖭ᯊˈq2ᇍ q1᳝ϔᅮⱘ԰⫼࡯ˈ㢹 q2 さ✊ᬍবԡ㕂ˈՓϸ⬉㥋ⱘ䎱⾏থ⫳ব࣪ˈᣝ䍙䎱԰⫼ⱘ㾖 ⚍ˈ᠔ফࠄⱘ԰⫼ᑨৠᯊব࣪DŽԚᣝഎⱘ㾖⚍ˈᔧ q2 ԡ㕂ব࣪ˈᯊq1 ফࠄⱘ԰⫼࡯ᑊϡゟेব࣪DŽ಴Ў q2೼ᮄԡ㕂ѻ⫳ⱘഎᇚҹ ᳝䰤ⱘ䗳ᑺ c ৥ q1 Ӵ᪁ˈ㒣䖛ϔᅮⱘᯊ䯈∆t Пৢˈᔧߎ᠔೼໘ⱘഎথ⫳ব࣪⬅ˈᯊফࠄⱘ԰⫼࡯ᠡব࣪DŽ᠔ҹˈq2ᇍ q1԰⫼࡯ⱘ ব࣪㽕↨ q2 ԡ㕂ⱘব࣪᥼䖳ϔᅮᯊ䯈∆tˊᅲ偠㒧ᵰ䆕ᯢഎⱘ㾖⚍ᰃℷ⹂ⱘDŽ ҹৢ៥Ӏ䖬ᇚⳟࠄ⬉ˈഎ੠⺕എϢᅲ⠽˄⬅ॳᄤ៪ߚᄤᵘ៤ⱘ⠽䋼˅ϔḋˈ݋᳝ࡼ䞣੠㛑䞣ˈ᳡Ңϔᅮⱘ䖤ࡼ㾘ᕟˈᅗӀৃ ҹ㜅⾏⬉㥋੠⬉⌕ऩ⣀ᄬ೼DŽϢ⠽䋼ⱘᅲ⠽ᔶᓣϔḋˈ⬉⺕എгᰃ⠽䋼ⱘϔ⾡ᔶᓣDŽ ⬉㥋 ⬉എ ⬉㥋