2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：電動(dòng)力學(xué)緒論及數(shù)學(xué)準(zhǔn)備

1、電動(dòng)力學(xué)緒論及數(shù)學(xué)準(zhǔn)備一、基本情況及要求 研究對(duì)象電動(dòng)力學(xué)主要研究電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及與帶電物質(zhì)之間的相互作用。1 緒 論普通物理學(xué)數(shù)學(xué)電動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)量子力學(xué)理論物理學(xué)固體物理學(xué)激光物理學(xué)量子電動(dòng)力學(xué)量子場(chǎng)論電子通信類課程電磁相關(guān)的技術(shù) 學(xué)習(xí)目的與要求 （1）通過學(xué)習(xí)電磁運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，加深對(duì)電磁場(chǎng)基本性質(zhì)的理解； （2）通過學(xué)習(xí)狹義相對(duì)論理論了解相對(duì)論的時(shí)空觀及有關(guān)的基本理論； （3）獲得在本門課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力； （4）為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和獨(dú)力解決實(shí)際問題打下必要的基礎(chǔ)。 主要考核目標(biāo)（包括重點(diǎn)及難點(diǎn)）（1）掌握矢量場(chǎng)論的簡(jiǎn)單運(yùn)算；（2）掌握電磁場(chǎng)基本理論、

2、重要實(shí)驗(yàn)定律；（3）掌握靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的基本理論和解題方法；（4）掌握電磁波傳播和輻射的基本概念和簡(jiǎn)單應(yīng)用；（5）掌握狹義相對(duì)論的基本理論和簡(jiǎn)單應(yīng)用。重點(diǎn)：第一、二、四、六章難點(diǎn)：公式多、需要記得多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)較繁雜；解題 難度大、相對(duì)論概念不易理解。二、電動(dòng)力學(xué)與電磁學(xué)的聯(lián)系與區(qū)別范圍 既討論靜場(chǎng)又討論變化場(chǎng)，外加相對(duì)論。深度 從矢量場(chǎng)論出發(fā)，總結(jié)電磁現(xiàn)象普遍規(guī)律，解題更具一般性。方法 建立模型、求解方程、注重理論。 數(shù)學(xué) 矢量場(chǎng)論、張量分析初步、線性代數(shù)、數(shù)理方程、特殊函數(shù) 三、理論物理的特點(diǎn)模型建立在一些實(shí)驗(yàn)與一系列假設(shè)基礎(chǔ)之上模型一般為偏微分方程求解方程需要特殊的數(shù)學(xué)方法理論的正確由求解

3、結(jié)果與實(shí)驗(yàn)是否相符合來(lái)驗(yàn)證一些基本思想在爭(zhēng)論中不斷發(fā)展四、適用范圍及主要應(yīng)用 適用于宏觀電磁現(xiàn)象，對(duì)于微觀粒子不考慮波動(dòng)性 同時(shí)也不考慮電磁場(chǎng)的量子性。 主要應(yīng)用：電力工業(yè)技術(shù)、 廣播、通訊、雷達(dá)、 測(cè)井技術(shù)、加速器、光電子技術(shù)、激光理論、非 線性光學(xué)、等離子體、天體物理 。五、主要參考書1電動(dòng)力學(xué)郭碩鴻 高教出版社 第二版 19972電動(dòng)力學(xué)蔡圣善等 高教出版社 第二版 20023電動(dòng)力學(xué)虞福春 北京大學(xué)出版社 19924電動(dòng)力學(xué)題解林璇英、張之翔 科學(xué)出版社 1999；5電動(dòng)力學(xué)解題指導(dǎo) 王雪君 北京師范大學(xué)出版社 1998 6 經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)(影印版)(第3版) John David Ja

4、ckson 高等教育出版社 2004 . 1675 庫(kù)侖定律 1820 電流磁效應(yīng)（畢薩定律） 1822 安培作用力定律（電動(dòng)力學(xué)一詞開始使用） 1831 電磁感應(yīng)（法拉第），場(chǎng)的思想 1856-1873 麥克斯韋方程，預(yù)言了電磁波的存在 1881-1887 邁克爾遜實(shí)驗(yàn)（1881）,邁莫雷實(shí)驗(yàn)（1887） 1888 赫茲證實(shí)電磁波存在 1905 狹義相對(duì)論（愛因斯坦“論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)”）。 六、發(fā)展簡(jiǎn)史法拉第 英國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家。 最主要貢獻(xiàn)：1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 1834年他研究電流通過溶液時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)變化，提出了法拉第電解定律。這一定律為發(fā)展電結(jié)構(gòu)理論開辟了道路。 184

5、5年9月13日法拉第發(fā)現(xiàn)，一束平面偏振光通過磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象被稱為“法拉第效應(yīng)”。法拉第認(rèn)為光具有電磁性質(zhì)，是光的電磁波理論的先驅(qū) 1852年他引進(jìn)磁力線概念。 他的很多成就不僅非常重要、且是帶根本性的理論。 （17911867） 他制造了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。法拉第發(fā)現(xiàn)電介質(zhì)的作用，創(chuàng)立了介電常數(shù)的概念。后來(lái)電容的單位“法拉”就是用他的名字命名的。麥克斯韋(James Clerk Maxwell 18311879) 生平簡(jiǎn)介：英國(guó)物理學(xué)家，1831年6月13日生于英國(guó)愛丁堡的一個(gè)地主家庭，8歲時(shí)，母親去世，在父親的誘導(dǎo)下學(xué)習(xí)科學(xué)，16歲時(shí)進(jìn)入愛丁堡大學(xué)，1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)研習(xí)數(shù)學(xué)，

6、1854年以優(yōu)異成績(jī)畢業(yè)于該校三一學(xué)院數(shù)學(xué)系，并留校任職。1856年到阿伯丁的馬里沙耳學(xué)院任自然哲學(xué)教授。1860年到倫敦任皇家學(xué)院自然哲學(xué)及天文學(xué)教授。1865年辭去教職還鄉(xiāng)，專心治學(xué)和著述。1871年受聘為劍橋大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授，負(fù)責(zé)籌建該校的第一所物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，1874年建成后擔(dān)任主任。1879年11月5日在劍橋逝世，終年只有49歲。科學(xué)成就：電磁場(chǎng)理論和光的電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在 ，1873電磁學(xué)通論。他建立了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的嚴(yán)格理論，并重復(fù)卡文迪許的實(shí)驗(yàn)，他還發(fā)明了麥克斯韋電橋。運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法導(dǎo)出了分子運(yùn)動(dòng)的麥克斯韋速度分布律，創(chuàng)立了定量色度學(xué)，負(fù)責(zé)建立起來(lái)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室 。法拉第專于實(shí)驗(yàn)探索，麥克斯韋擅長(zhǎng)理論概括 實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家邁克爾孫 邁克耳孫1873年畢業(yè)于美國(guó)海軍學(xué)院，并留校教物理和化學(xué)。大約在5年后，開始進(jìn)行光速的測(cè)量工作，隨后游學(xué)歐洲，在德國(guó)和法國(guó)學(xué)習(xí)光學(xué)?；貒?guó)后離開海軍成為凱斯學(xué)院物理學(xué)教授。邁克耳孫因?yàn)榫芄鈱W(xué)儀器和借助這些儀器進(jìn)行的光譜學(xué)和度量學(xué)的研究工作做出的貢獻(xiàn)獲得1907年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。邁克耳孫自己設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)鏡和干涉儀，用以測(cè)定微小的長(zhǎng)度、折射率和光波波長(zhǎng)。1879年，他得到的光速為2999105千米秒；1882年，他得到的光速為2998536千米秒。這個(gè)結(jié)果被公認(rèn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，沿用了40年。邁克耳孫最后一次