電磁場理論的建立

電磁場理論的建立第一頁，共十三頁，2022年，8月28日5.1場的概念的建立法拉第的研究1.法拉第（1791—1867）英國人2.1822年法拉第在日記中寫到：“磁能轉(zhuǎn)化成電”3.1831年法拉第以“暫態(tài)效應”的思想為指導進行實驗研究第二頁，共十三頁，2022年，8月28日其他人對“磁生電”的研究1.楞次（1804—1865）俄國人《論動電感應引起的電流的方向》指出感應電流的方向是如何確定的—楞次定律充實和完善了電磁感應規(guī)律楞次還與焦耳獨立地電流與產(chǎn)生熱量的關系：焦耳—楞次定律2.亨利（1797—1878）美國物理學家：《螺旋狀長導線內(nèi)的電氣自感》第三頁，共十三頁，2022年，8月28日場概念的提出1.“超距作用”—萬有引力、靜電作用力都遵從距離的反比平方關系，不需要媒介來傳遞2.奧斯特關于電流磁效應具有橫向性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是對力學舊觀念的一次沖擊3.法拉第在大量的實驗中發(fā)現(xiàn)：①電作用力與帶電體之間或電流之間的電介質(zhì)有關②磁作用與作用體之間的磁介質(zhì)有關，磁介質(zhì)不同，磁作用力就不同。第四頁，共十三頁，2022年，8月28日4.法拉第設想，帶電體、磁體或電流周圍空間存在一種連續(xù)介質(zhì)，起到傳達電力或磁力的媒介作用——法拉第將其稱為“場”5.1831年11月，用鐵屑和磁針形象地描繪出“力線”法拉第用電力線和磁力線的幾何圖形來表示電場和磁場的狀態(tài)：6.1851年《論磁力線》對電磁感應定律作了全面的總結。第五頁，共十三頁，2022年，8月28日5.2電磁場理論的建立電磁場理論建立的物理依據(jù)1.法拉第的力線和場的概念為建立電磁場提供了物理依據(jù)，但其概念描述是一種定性理論2.除電磁場理論外還有庫侖定律、安培定律、高斯定律等3.對靜電和靜磁現(xiàn)象的描述也有相當大的進展：第六頁，共十三頁，2022年，8月28日（1）法國數(shù)學家泊松，1812年用數(shù)學方法證明了：在處于靜電平衡的導體內(nèi)部任何帶電粒子所受的力為零，否則導體內(nèi)部會有電荷的流動（2）1813年泊松證明了在靜電學中的拉普拉斯方程：（3）1828年，英國數(shù)學家格林，通過格林定理推廣和發(fā)展了泊松對電磁學的貢獻—普適意義上的“勢函數(shù)”，并進一步從理論上說明了靜電屏蔽效應第七頁，共十三頁，2022年，8月28日（4）德國物理學家諾依曼，1845年根據(jù)安培理論，從矢勢的角度推出電磁感應定律的數(shù)學形式（5）英國物理學家湯姆遜，在1847—1853年間，提出了鐵磁質(zhì)內(nèi)磁場強度H、磁感應強度B的定義，并推出H=μB可以看出，無論是實驗上，還是理論上，都為麥克斯韋建立統(tǒng)一的電磁場理論作了相當充分的準備。第八頁，共十三頁，2022年，8月28日麥克斯韋的研究1.麥克斯韋（1831—1879）英國人2.師從劍橋大學著名數(shù)學家霍普金斯和斯托克斯3.以法拉第《電學實驗研究》為基礎，重視“力線”的價值，看到定性表述的不足4.1855年發(fā)表《論法拉第力線》第九頁，共十三頁，2022年，8月28日5.麥克斯韋把力線比做不可壓縮的流體的流線，電場強度比做流速，引入一種新的矢量函數(shù)來描述電磁場6.1858年發(fā)表《土星光環(huán)》，用數(shù)學物理方法論述了土星光環(huán)同一群離散的質(zhì)點構成，獲得亞當斯獎7.1872《電磁學理論》出版。第十頁，共十三頁，2022年，8月28日赫茲的實驗研究1.赫茲（1857—1894）德國物理學家2.1888年《論動電效應的傳播速度》以實驗的方式證明了電磁波的存在3.法拉第開創(chuàng)、麥克斯韋總結、赫茲實驗證明的電磁理論4.實驗提示以連續(xù)波動為特征的麥克斯韋并不是完美無缺的。第十一頁，共十三頁，2022年，8月28日5.赫茲的實驗研究促進了無線電技術的誕生，開辟了電子技術的新紀元6.1894-1896年間，意大利物理學家馬可尼和俄國的波波夫（1856-1906）分別實現(xiàn)了無線電的傳播和接收7.惠斯通、韋伯、莫爾斯根據(jù)電流的磁效應發(fā)明電磁式電報機和有線電報8.1905年無線電廣播，1911年無線電導航，1921年出現(xiàn)了短波通訊第十二頁，共十三頁，2022年，8