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(共13张PPT)
电磁学（电动力学）简介
电磁学的研究对象（与力学、热学对比）
带电物体（charge）的性质
静止的电荷；运动的电荷；（电荷产生电场）
运动的电荷产生电流，由此产生磁场。
电场、磁场的互相转换；电磁场；电磁波。
经典电磁学（电动力学）的系统研究比力学和热学晚一个多世纪，主要集中在18-19世纪，以库仑、安培、伏特、法拉第、麦克斯韦等人的贡献为主。
在研究方法上，电磁学比力学和热学（统计物理）更系统、简明，麦克斯韦方程组可搞定一切！下面就是数学推导（常微方程、复变函数、偏微方程等）。
麦克斯韦方程组



电磁基本规律的归纳
1. 电场高斯定理：
2. 磁场高斯定理：



3. 电场环路定理：
4. 磁场环路定理：

麦克斯韦方程组
积分形式
微分形式
解决有限空间电磁场问题
解决电磁场空间
分布问题
预
言
了
电
磁
波
的
存
在
真空中的麦克斯韦方程组（不同的单位制）
国际制
（SI Unit）
高斯制
（Gauss Unit）

发射
接收

1831年：法拉第（1791-1867） 发现电磁感应
1865年：麦克斯韦（1831-1879）
完善了电磁方程并预言电磁波
1888年：赫兹（1857-1894）
验证了电磁波的发射与传播
赫兹实验




电磁波的产生与传播
＋
－
＋
－
辐射能与频率的4次方成正比
偶极振子的辐射
——最重要的电磁辐射模型
变化的电场 — 磁场
变化的磁场 — 电场
地位对称
变化率也随时间变化
变化的电场、磁场同时存在，又以对方存在为前提
电磁场——互相依存、同时存在的变化的电场和磁场
电磁波的传播机制
光 、X射线、放射性辐射等都是电磁波，只是频率或波长有很大差别。
按波长或频率的顺序把电磁波排列起来——电磁波谱。以真空中的波长作为电磁波谱的标度。
无线电波：
长波：几千米； 中波： 103m-50m；
短波： 50-10m； 微波：10m-1mm；
红外线： 10-2cm-760nm；
可见光：760-400nm；
紫外线： 400-5nm ；
X 射线： 1-10-3nm；
电磁波谱
电磁学引发的革命
经典电磁学（电动力学）与伽利略时空变换严重矛盾！（光是一种电磁波）
举个简单例子：在一个参考系中静止的电荷，它只产生静电场、没有磁场；但在另一个相对运动的参考系观察，它同时产生电场和磁场！在不同的惯性系观察到不同的物理现象，严重违背“相对性原理”。
由此，洛仑兹等人提出“洛仑兹变换”取代“伽利略变换”用在麦克斯韦方程组里，企图弥补经典物理的大厦，不料越补越麻烦，干脆，爱因斯坦彻底推翻经典假设，在微观、高速运动范畴引入相对论。

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