電磁學 Electromagnetism 電磁場是我們討論的主角（而不是電荷與電流） 電磁場是多變數函數，偏微分會是我們主要的工具

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1 電磁學 Electromagnetism 電磁場是我們討論的主角（而不是電荷與電流） 電磁場是多變數函數，偏微分會是我們主要的工具 電磁場的行為由馬克斯威爾方程式所控制

2 靜電學 Electrostatics 先討論與時間無關的場 電荷與電流都是穩定而與時間無關 靜止的粒子幾乎沒什麼可以研究！ 但與時間無關場的花樣卻非常特別

3 力學的主角應該是力！ 但到現在為止，我們都還未正式地介紹主角出場！ 多粒子 動量修正 What about F, the interaction? 交互作用

4 摩擦力

5 從微觀的角度來看，摩擦力分解開來後，和巨觀的摩擦力圖像非常不一樣！
磨擦力可以分解為較基本的原子力的組合！ 原子力 原子力又可以分解為基本的電磁力的組合！ 電磁力

6 萬有引力就不一樣！它無法再分解為其他作用力的組合！
基本交互作用力！

7 宇宙間的所有力都可以分解為四個基本交互作用

8 核力或強作用力 What holds them together?

9 弱交互作用 Weak Interaction
衰變的交互作用： β 衰變

10 強力與弱力都有很小的範圍，因此只在微觀世界才能觀察的到！
重力太過微弱，在日常生活也只扮演有限角色！ 可以說，日常自然就是電磁作用的個人秀！

11 電磁基本交互作用卻在巨觀世界就可以很容易觀察的到！
Electricity 電力

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13 有吸力，也有斥力 同性相斥

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17 Spark 電火花

18 當電場超越一臨界值後，空氣中原子會被游離，離開原子的電子撞擊其他原子時便會發光，因此光是沿電子導電的路徑！

19 Franklin發現正負電會中和

20 靜電力在自然現象扮演重要角色！

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23 Coulomb首先將電學研究量化

24 庫倫定律

25 有了庫倫定律，似乎所有的靜電問題都解決了
Q2 Q1 考慮一群固定的電荷分布 Qi以及一個可動的小電荷 q 電力向量可以疊加 Q3 F2 小電荷 q 所受的總電力為個別電荷 Qi 所施電力的疊加： F3 q F1 ri 是第 i 個電荷與 q 的距離

26 Electric Field Q2 Q1 E Q3 F2 F3 q 電場只與 q 的位置相關，與 q 的電荷量無關 F1

27 空山不見人，但聞人語響，返影入深林， 復照青苔上。

28 Electric Field Q2 Q1 E Q3 F2 電場只與 q 的位置相關，與 q 的電荷量無關 F3 q 電場是空間的性質
電場遍佈整個空間 F1 電場就是會讓位於當地的電荷 q 得到靜電力 qE 的空間的物理性質 計算方法 定義 電場是一個方便的計算工具

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30 單一個點電荷周圍的電場 ri 是第 i 個電荷與 q 的距離

31 小電荷所受的總電力等於個別電力的疊加 小電荷移開後，空間中總電場等於個別電場的向量疊加！ 一群電荷的電場 一個電荷的電場

32 電偶極 Electric Dipole 電場 E 隨距離的三次方成反比 電場只和電偶極矩有關

33 Sprite 超越該處空氣的臨界電場因而放電。 在較低處電場雖較大，但空氣密度益較大，臨界電場亦大。

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35 在均勻電場中的電偶極 受力為零 力作用點不同，力矩不為零： 電偶極的行為完全由電偶極矩決定！

36 位能與位置無關，只與角度有關 電偶極會趨向電偶極矩與電場方向相同。

37 微波爐

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39 電力的問題被分成兩半： 計算電荷產生的電場 計算電場對電荷的施力 仲介 這樣的計算方法很方便，但似乎只是一個工具而已！

40 場還有另外一個好處！ 嚴格來說，庫倫力是一個超距力 Q 對 q 所施的庫倫力是由當時兩者的距離決定！ 因此 Q 的位置改變， q 應該會立刻察覺！ 庫倫力似乎是超越空間直接作用！

41 萬有引力也是一個超距力 地球若不見了，月亮什麼時候會知道？ 若引力是超距力，月亮會立刻知道！ 但相對論要求訊息的傳遞不能快於光速！

42 我們可以合理地懷疑，超距力並不是正確的概念！
電場的引進使得電力有機會可以不再是超距力 電荷 Q 在空間中各處產生電場 在點電荷 q 所在位置的電場對 q 施力 所有的交互作用都發生在鄰近的兩點之間

43 有沒有一個辦法來將場的概念圖像化？ Field Lines 將電場方向聯接起來，形成連續的線！

44 有兩個電荷時也可以如此繪出場線

45 Faraday

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48 The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge 1660~
"Nullius in Verba" (Latin: "On the words of no one"),

49 Royal Institute Sir Humphry Davy ( )

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52 法拉第發明了場線！ 磁場線比較明顯易懂！

53 電場線也可以產生

54 場線的三個性質 1. 電場的方向即為當地電力線的切線方向。 電力線不能交叉。

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56 電力線愈密，電場愈大！ 對於點電荷，同樣數目的電力線，到越遠處就分配到越大的球面，球面積正比於距離平方，所以電力線密度正好是距離反比，因此電力線密度正好是電場大小！

57 通過當地一個垂直面的單位面積電力線數目。
2. 電場強度與當地電力線的密度成正比！

58 3. 電力線不能中斷，只能由正電荷發出，由負電荷吸收！

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61 fullerene C60 molecule

62 電場越來越有個性， 本身越來越像就是物理實體