电磁学漫谈 一、电磁学发展史 二、该课程的内容 三、场的基本概念
一、电磁学发展史 1. 最早的记载:公元前 600年左右 2. 1745年,荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶, 可以将电荷储存起来,供电学实验使用,为电学研究打下 了基础。 3. 1752年7月,美国著名的科学家、文学家、政治家富兰 克林的风筝试验,证实了闪电式放电现象,从此拉开了人 们研究电学的序幕。
4. 1753年,俄国著名的电学家利赫曼在验证富兰克林的实 验时,被雷电击中,为科学探索献出了宝贵的生命。 5. 1638年,在我国的某些建筑学的书籍中就有关于避雷的 记载:屋顶的四角都被雕饰成龙头的形状,仰头、张口,在 它们的舌头上有一根金属芯子,其末端伸到地下,如有雷电 击中房顶,会顺着龙舌引入地下,不会对房屋造成危险。 6. 1771——1773年间,英国科学家卡文迪什进行了大量的 静电试验,证明在静电情况下,导体上的电荷只分布在导体 表面上。
7. 1785年,法国科学家库仑在实验规律的基础上,提出了第一个电学定律:库仑定律。使电学研究走上了理论研究的道路。 8. 1820年,由丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验中,发现了电的磁效应,从此将电和磁联系在一起 。 9. 1822年,法国科学家安培提出了安培环路定律,将奥斯特的发现上升为理论。 10. 1825年,德国科学家欧姆得出了第一个电路定律:欧姆定律。 11. 1831年,英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定律 。并设计了世界上第一台感应发电机。
12、1840年,英国科学家焦耳提出了焦耳定律,揭示了电磁 现象的能量特性。 13、1848年 ,德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路理 论,使电路理论趋于完善。 奥斯特的电生磁和法拉第的磁生电奠定了电磁学的基础。 14、 电磁学理论的完成者——英国的物理学家麦克斯韦 (1831—1879)。麦克斯韦方程组——用最完美的数学形式 表达了宏观电磁学的全部内容 。麦克斯韦从理论上预言了 电磁波的存在。
15. 1866年,德国的西门子发明了使用电磁铁的发电机,为 电力工业开辟了道路。 16. 1876年,美国贝尔发明了电话,实现了电声通信。 17. 1879年,美国发明家爱迪生发明了电灯,使电进入了人 们的日常生活。 18. 1887年,德国的物理学家赫兹首次用人工的方法产生 了电磁波。 19. 随之,俄国的波波夫和意大利的马可尼,利用电磁波 通信获得成功,开创了人类无线通信的新时代。
二、该课程的内容 第一讲:电磁学的数学基础 ——矢量运算 第二讲:电磁学的理论基础 ——麦克斯韦方程组 第三讲:微波炉的工作原理 ——材料的电磁特性及边界条件 第四讲:静态场分析——静态场的性质及其求解方法 第五讲:场与路的关系 ——路量与场量之间的关系 第六讲:隐身飞机是怎么隐身的?——平面电磁波特性 第七讲:电磁波是怎么产生的?——电磁波的辐射原理
三、场的基本概念 1.什么是场? 重力场、温度场、电磁场、…… a.从数学角度:场是给定区域内各点数值的集合,这些 数值规定了该区域内一个特定量的特性。 比如:T 是温度场中的物理量,T 就是温度场 b.从物理角度:场是遍及一个被界定的或无限扩展的空 间内的,能够产生某种物理效应的特殊的物质,场是具有 能量的。
2.场的分类 a. 按物理量的性质分: 标量场:描述场的物理量是标量。 矢量场:描述场的物理量是矢量。 b. 按场量与时间的关系分: 静态场:场量不随时间发生变化的场。 动态场:场量随时间的变化而变化的场。 动态场也称为时变场。