麦克斯韦方程组 电磁场的物质性.ppt

大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组磁 场电 场静电场感生电场一般电场高斯定理环路定理大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组1、麦克斯韦方程组的积分形式优点：整体上描述一个区域中的场量和场源的关系；稳恒情况不足：不能刻划空间一点场源和场量的局域关系。大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组2、麦克斯韦方程组的微分形式利用利用大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(1)是对电磁场宏观实验规律的全面总结和概括，是经典物理三大支柱之一。3、麦克斯韦方程组的意义 方 程 意义 库仑定律电荷激发电场中的纵场成分未发现磁单极实验基础磁场不存在纵场成分电磁感应定律感生电场假设变化的磁场激发涡旋电场安培定律位移电流假设变化的电场激发涡旋电场大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(2)揭示了电磁场的统一性和相对性3、麦克斯韦方程组的意义电磁场是统一的整体；电荷与观察者相对运动状态不同时，电磁场可以表现为不同形态。空间带电体对相对其静止的观察者 静电场对相对其运动的观察者电场磁场点电荷的场强：运动点电荷的磁场大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组3、麦克斯韦方程组的意义(3)预言了电磁波的存在（自由空间）变化的电磁场交替激发电磁波（可脱离电荷、电流在空间传播）如振荡偶极子大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组3、麦克斯韦方程组的意义(4)预言了光的电磁本性真空中电磁波的传播速率(5)是经典物理 近代物理桥梁创新物理概念（涡旋电场、位移电流）严密逻辑体系简洁数学形式正确科学推论(两个预言)麦氏方程不满足伽利略变换相对论建立大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组4、麦克斯韦方程组的局限性(1)是在承认电荷连续分布基础上建立的宏观经典理论，未和物质微观结构联系起来。1895年：汤姆生发现电子。20 世纪初：洛仑兹建立电磁现象微观理论经典电子论量子电磁理论(2)不完全对称不存在磁单极。大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组思考：如果存在磁单极，麦克斯韦方程如何修正？引入磁荷 、磁流由对称性：大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组物质存在的两种基本形式:实物和场共性:能量、动量、质量可相互转化:正负电子对湮没1、电磁场的能量电磁场能量密度一个区域V中的电磁场总能量：大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组区域中电磁场能量的增加率：V中消耗的焦耳热功率V单位时间内流入到V中的电磁场能量定义：电磁波的能流密度矢量意义：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能量大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组2、电磁场的质量与动量电磁场的动量密度电磁场的质量密度若此动量被物质表面吸收，则单位表面受力(压强)：大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组动量被物质表面反射，则单位表面受力(压强)：真空实验证实：悬丝反射镜结论：电磁波具有能量、质量、动量-电磁波物质。大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组特殊性（场物质与实物物质的区别）:(2)场物质在真空中的运动速度永远是光速c=3 108m/s.(1)场物质没有静止质量,以波的形式在空间传播,但以粒子的形式与物质相互作用.(3)场物质在空间有叠加性.大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组实验定律 库仑定律 安培定律 高斯定理 环路定理 两个假设 揭示电磁场根源 涡旋电场 位移电流 电场：由电荷和时变磁场产生；磁场：由电流和时变电场产生。推广 高斯定理 环路定理 麦克斯韦方程组 电磁场波动方程(电磁场以波动形式传播）预言:指出光是电磁波的一种，光在真空中的传播速度为：电磁波，大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组1、等效代替作用（功能）相同本质相同2、对称思想时空对称数学对称抽象对称大学大学物理物理3-7-2麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组作业作业7.9;7.11