0电磁学绪论.ppt

1、 电磁学电子教案使用教材：赵凯华、陈熙谋 : 新概念物理学 电磁学主讲：周贵德沧州师范学院物电系2012年 2月修订绪绪 论论n x.1 电磁学研究的对象电磁学研究的对象n x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史n x.3 电磁学的内容及结构电磁学的内容及结构n x.4 电磁学课程的地位和作用电磁学课程的地位和作用n x.5 怎样学好电磁学怎样学好电磁学x.1 电磁学研究的对象电磁学研究的对象电磁学是经典物理学的一部分电磁学是经典物理学的一部分它主要是研究它主要是研究 :n 电荷产生电场、电流产生磁场的规律电荷产生电场、电流产生磁场的规律n 电场和磁场的相互作用电场和磁场的相互作用n 电磁场对电

2、荷、电流的作用电磁场对电荷、电流的作用n 以及电磁场对物质的各种效应等。以及电磁场对物质的各种效应等。x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史1、 人类对于电磁现象 表面性质 的认识 ：（ 1） 公元前 585年，希腊哲学家 泰勒斯 已记载了用木块摩擦过的 琥珀 吸引碎草等轻小物体，以及天然磁矿石吸引铁的现象。摩擦过的煤玉；磁石可以吸引一串铁片、具有磁极、相同磁极相排斥、弱磁可被强磁改变磁极、磁石制成罗盘 用于航海。这一相当长时间琥珀与磁石的性质被看成是其固有的性质。（ 2）春秋战国时期（公元前 770 221年），有 “山上有慈石者，其下有铜金 ”， “慈石名铁，或引之也 ”等磁石吸铁的记载。东

3、汉已有指南针的前身 司南勺。在北宋时，已有利用地磁场进行人工磁化制作指南鱼或用磁石磨针制作 指南针 ，并用于航海；西汉末年已有 “瑇瑁吸鍩 ”的记载，以及 “元始中 矛端生火 ”，晋朝 “今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声 ”。2、 人类对于电磁现象人类对于电磁现象 本质本质 的认识的认识 ： （ 1） 1600年，英国的年，英国的 吉尔伯特吉尔伯特 的的 磁石论磁石论 对于对于 磁石的各种磁石的各种基本性质作了系统的定性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引基本性质作了系统的定性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引轻小物体的性质称为轻小物体的性质称为 “电的电的 ”（ electric)。他制作了

4、第一只。他制作了第一只 验验电器电器 。大约在大约在 1660年马得堡的年马得堡的 盖利克盖利克 发明了第一台发明了第一台 摩擦起电机摩擦起电机 。在。在静电实验研究中起着重要作用，直到十九世纪静电实验研究中起着重要作用，直到十九世纪 霍耳兹霍耳兹 和和 特特普勒普勒 分别发明分别发明 感应起电机感应起电机 后才被取代。后才被取代。x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史（ 2）十八世纪电的研究迅速发展起来。 1729年英国的 格雷 研究琥珀的电效应是否可传递给其它物体时，发现导体和绝缘体的区别。 1733年法国的 杜费 把电区分为 “玻璃的 ”和 “树脂的 ”两种，他得到：带相同电的物体互相排斥

5、，带不同电的物体彼此吸引。他把电想象为二元流体，当它们结合在一起时，彼此中和。 1745年荷兰莱顿的 穆欣布罗克 为了避免电在空气中逐渐消失，试图寻找一种保存电的方法。从而发明了电容器的原形 莱顿瓶 。这种贮存电的方法同时也被德国的 克莱斯特 独立地发现。 1747年美国的 富兰克林 认为， 在正常条件下电是以一定的量存在于所有物体中的一种元素；电象流体一样可以流动 。这种电的一元流体理论在今天看来并不正确，但他使用的 正电 和 负电 的术语至今仍被采用。他观察到导体的尖端易于放电等等。他最著名的实验是风筝实验。他还建议用 避雷针 来防护建筑物免遭雷击。 1754年首先由 狄维施 实现，这是迄

6、今所知的电的第一个实际应用。x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史（ 3） 十八世纪后期，开始电作用的定量研究。 1766年 普里斯特利 由实验猜测电力与万有引力有相似的平方反比律； 1769年 罗宾逊 由实验第一次直接测定得到验证； 1773年 卡文迪许 由实验推出方次与 2相差不超过 2%， 1879年由麦克斯韦 整理公诸于世。晚发表了 100多年。 1785年 库仑 由 “库仑扭秤 ”直接测定了两个静止点电荷的作用力的 库仑定律 。 从此电学的研究开始 进入科学 行列。x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史3、十九世纪电磁学的一些重大发展 意大利物理学家 伏打 发明 电池 （ 1799年）。

7、 1800年 尼科耳森 和 卡莱色耳 用低压电流分解水； 1807年 戴维 电解得到多种金属， 1811年制成碳极电弧灯； 1811年 泊松 把势论用于静电学，发展了静电学的解析理论。 1839年 卡尔 雅可比 和 西门子 发展了 电镀业； 1820年丹麦自然哲学家 奥斯特 发现了 电流的磁效应 ，开拓了电学研究的新纪元。 1820年 安培 、 毕奥 和 萨伐尔 对载流导线进行了研究。 电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。 1825年 斯图金 发明了 电磁铁 ； 1826年 安培 研究电路得出 安培定律 ； 1831年 法拉第 发现了 电磁感应定律 ，其方向由 楞次 于 1834年给出；其数

8、学公式由 诺埃曼 于 1845年给出 ; 1834年发现 电解定律 ；1833 年 高斯 和 韦伯 制造了第一台简陋的 单线电报机 ；x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史1837 年年 惠斯通惠斯通 和和 莫尔斯莫尔斯 独立地发明了电报机；独立地发明了电报机； 莫尔斯莫尔斯 还发明了一套电码还发明了一套电码 1839年年 高斯高斯 (K.F.Gauss)定律，把库仑定律提到了新的高度，成为后来麦克定律，把库仑定律提到了新的高度，成为后来麦克斯韦方程的基础之一。斯韦方程的基础之一。 1840年年 焦耳（焦耳（ J.P.Joule）定律）定律 1843年年 电荷守恒定律电荷守恒定律 诺埃曼诺埃曼

9、于于 1845年制出第一台年制出第一台 发电机发电机 ； 1821年发现年发现 电动机原理电动机原理 ，并制成最初，并制成最初的电动机；的电动机； 1833年成功地证明了摩擦起电和伏打电池产生的电相同；年成功地证明了摩擦起电和伏打电池产生的电相同； 1845年发现年发现 磁光效应磁光效应 。 1848年年 基尔霍夫基尔霍夫 澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，并解决了分支澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，并解决了分支电路问题。电路问题。 1855 年年 威廉威廉 汤姆孙汤姆孙 解决了水下电缆传输慢的问题，解决了水下电缆传输慢的问题， 1866年大西洋电缆铺年大西洋电缆铺设成功；设成功；

10、1864年麦克斯韦（年麦克斯韦（ J.C.Maxwell）方程组和电磁波）方程组和电磁波 1876 年美国的年美国的 贝尔贝尔 发明了发明了 电话机电话机 ； 1888年赫兹实验，证实电磁波的存在和光即是电磁波年赫兹实验，证实电磁波的存在和光即是电磁波x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史 麦克斯韦 接受了法拉第力线的思想，他认为的磁场在其周围空间激发涡旋电场，并引入 “位移电流 ”的概念，变化电场引起媒质电位移的变化，电位移的变化在其周围空间激发涡旋磁场。并用数学公式表示出来，从而得到了今天以他的姓氏命名的电磁场的普遍方程组 麦克斯韦方程组， 预言 光是电磁波 ，并由 赫兹 于 1888年在实验中证实。 麦克斯韦电磁理论 开辟了一个全新领域 电磁波的应用和研究。 1895年 波波夫 和 马可尼 分别实现了无线电信号传输； 1896年 洛仑兹 提出 “电子论 ”将麦克斯韦方程组应用到微观领域，将麦克斯韦电磁理论向前推进了一步； 1901年 马可尼 建立了横跨大西洋的无线电联系； 1904年 弗莱明 发明了 电子管 ， 1906年 福雷斯特 将其用于线路中； 1905年 爱因斯坦 引入 狭义相对论 ，由洛仑兹变换从电场得到磁场，使电力和磁力得到统一。x.2 电磁学发展简史电磁学发展简史