第五章 电磁场理论的建立.ppt

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1、第五章第五章电磁场理论的建立电磁场理论的建立5.1场的概念的建立v5.1.15.1.1法拉第的研究法拉第的研究v1.1.法拉第（法拉第（1791186717911867）英国人）英国人v2.18222.1822年法拉第在日记中写到：年法拉第在日记中写到：“磁能转化磁能转化成电成电”v3.18313.1831年法拉第以年法拉第以“暂态效应暂态效应”的思想为指的思想为指导进行实验研究导进行实验研究v4.1831.11.244.1831.11.24v5.1.25.1.2其他人对其他人对“磁生电磁生电”的研究的研究v1.1.楞次（楞次（1804186518041865）俄国人）俄国人v论动电感应引起的

2、电流的方向论动电感应引起的电流的方向指出感应指出感应电流的方向是如何确定的电流的方向是如何确定的楞次定律楞次定律v充实和完善了电磁感应规律充实和完善了电磁感应规律v楞次还与焦耳独立地电流与产生热量的关系：楞次还与焦耳独立地电流与产生热量的关系：焦耳焦耳楞次定律楞次定律v2.2.亨利（亨利（1797187817971878）美国物理学家：）美国物理学家：v螺旋状长导线内的电气自感螺旋状长导线内的电气自感v5.1.35.1.3场概念的提出场概念的提出v1.“1.“超距作用超距作用”万有引力、静电作用力都万有引力、静电作用力都遵从距离的反比平方关系，不需要媒介来传遵从距离的反比平方关系，不需要媒介来

3、传递递v2.2.奥斯特关于电流磁效应具有横向性质的发奥斯特关于电流磁效应具有横向性质的发现是对力学旧观念的一次冲击现是对力学旧观念的一次冲击v3.3.法拉第在大量的实验中发现：法拉第在大量的实验中发现：电作用力电作用力与带电体之间或电流之间的电介质有关与带电体之间或电流之间的电介质有关v磁作用与作用体之间的磁介质有关，磁介磁作用与作用体之间的磁介质有关，磁介质不同，磁作用力就不同。质不同，磁作用力就不同。v4.4.法拉第设想，带电体、磁体或电流周围空法拉第设想，带电体、磁体或电流周围空间存在一种连续介质，起到传达电力或磁力间存在一种连续介质，起到传达电力或磁力的媒介作用的媒介作用法拉第将其称为

4、法拉第将其称为“场场”v5.18315.1831年年1111月，用铁屑和磁针形象地描绘出月，用铁屑和磁针形象地描绘出“力线力线”v法拉第用电力线和磁力线的几何图形来表示法拉第用电力线和磁力线的几何图形来表示电场和磁场的状态：电场和磁场的状态：v6.18516.1851年年论磁力线论磁力线对电磁感应定律作了对电磁感应定律作了全面的总结。全面的总结。5.2电磁场理论的建立v5.2.15.2.1电磁场理论建立的物理依据电磁场理论建立的物理依据v1.1.法拉第的力线和场的概念为建立电磁场提法拉第的力线和场的概念为建立电磁场提供了物理依据，但其概念描述是一种定性理供了物理依据，但其概念描述是一种定性理论

5、论v2.2.除电磁场理论外还有库仑定律、安培定律、除电磁场理论外还有库仑定律、安培定律、高斯定律等高斯定律等v3.3.对静电和静磁现象的描述也有相当大的进对静电和静磁现象的描述也有相当大的进展：展：v（1 1）法国数学家泊松，）法国数学家泊松，18121812年用数学年用数学方法证明了：在处于静电平衡的导体内方法证明了：在处于静电平衡的导体内部任何带电粒子所受的力为零，否则导部任何带电粒子所受的力为零，否则导体内部会有电荷的流动体内部会有电荷的流动v（2 2）18131813年泊松证明了在静电学中的年泊松证明了在静电学中的拉普拉斯方程：拉普拉斯方程：v（3 3）18281828年，英国数学家格

6、林，通过年，英国数学家格林，通过格林定理推广和发展了泊松对电磁学的格林定理推广和发展了泊松对电磁学的贡献贡献普适意义上的普适意义上的“势函数势函数”，并进，并进一步从理论上说明了静电屏蔽效应一步从理论上说明了静电屏蔽效应v（4 4）德国物理学家诺依曼，）德国物理学家诺依曼，18451845年根据安培年根据安培理论，从矢势的角度推出电磁感应定律的数理论，从矢势的角度推出电磁感应定律的数学形式学形式v（5 5）英国物理学家汤姆逊，在）英国物理学家汤姆逊，在1847185318471853年年间，提出了铁磁质内磁场强度间，提出了铁磁质内磁场强度H H、磁感应强度磁感应强度B B的定义，并推出的定义，

7、并推出H=H=B Bv可以看出，无论是实验上，还是理论上，都可以看出，无论是实验上，还是理论上，都为麦克斯韦建立统一的电磁场理论作了相当为麦克斯韦建立统一的电磁场理论作了相当充分的准备。充分的准备。v5.2.25.2.2麦克斯韦的研究麦克斯韦的研究v1.1.麦克斯韦（麦克斯韦（1831187918311879）英国人）英国人v2.2.师从剑桥大学著名数学家霍普金斯和师从剑桥大学著名数学家霍普金斯和斯托克斯斯托克斯v3.3.以法拉第以法拉第电学实验研究电学实验研究为基础，为基础，重视重视“力线力线”的价值，看到定性表述的的价值，看到定性表述的不足不足v4.18554.1855年发表年发表论法拉第

8、力线论法拉第力线v5.5.麦克斯韦把力线比做不可压缩的流体麦克斯韦把力线比做不可压缩的流体的流线，电场强度比做流速，引入一种的流线，电场强度比做流速，引入一种新的矢量函数来描述电磁场新的矢量函数来描述电磁场 v6.18586.1858年发表年发表土星光环土星光环，用数学物，用数学物理方法论述了土星光环同一群离散的质理方法论述了土星光环同一群离散的质点构成，获得亚当斯奖点构成，获得亚当斯奖v7.18727.1872电磁学理论电磁学理论出版。出版。v5.2.25.2.2赫兹的实验研究赫兹的实验研究v1.1.赫兹（赫兹（1857189418571894）德国物理学家）德国物理学家v2.18882.1

9、888年年论动电效应的传播速度论动电效应的传播速度以以实验的方式证明了电磁波的存在实验的方式证明了电磁波的存在v3.3.法拉第开创、麦克斯韦总结、赫兹法拉第开创、麦克斯韦总结、赫兹实验证明的电磁理论实验证明的电磁理论v4.4.实验提示以连续波动为特征的麦克斯实验提示以连续波动为特征的麦克斯韦并不是完美无缺的。韦并不是完美无缺的。v5.5.赫兹的实验研究促进了无线电技术的赫兹的实验研究促进了无线电技术的诞生，开辟了电子技术的新纪元诞生，开辟了电子技术的新纪元v6.1894-18966.1894-1896年间，意大利物理学家马年间，意大利物理学家马可尼和俄国的波波夫（可尼和俄国的波波夫（1856-

10、19061856-1906）分别）分别实现了无线电的传播和接收实现了无线电的传播和接收v7.7.惠斯通、韦伯、莫尔斯根据电流的磁惠斯通、韦伯、莫尔斯根据电流的磁效应发明电磁式电报机和有线电报效应发明电磁式电报机和有线电报v8.19058.1905年无线电广播，年无线电广播，19111911年无线电导年无线电导航，航，19211921年出现了短波通讯年出现了短波通讯 v9.9.二战期间，由于雷达的发明与应用，二战期间，由于雷达的发明与应用，促进了微波技术的发展，进一步又发展促进了微波技术的发展，进一步又发展了微波多路通讯了微波多路通讯v10.2010.20世纪世纪5050年后，出现了微波接力通年后，出现了微波接力通讯讯