第2章 3.电磁学.pptVIP

法拉第的天才思想需要一个数学上的综合 英国物理学家麦克斯韦（1831－1879），数学天才，1871年回到剑桥任实验物理学教授，创办了卡文迪许实验室 1857年提出土星光环的颗粒构成理论 1855年“论法拉第的力线” 1862年“论物理学的力线” 1864年“电磁场的动力理论”，给出了麦克斯韦方程，提出了电磁波的概念，提出了光的电磁理论 1873年《电磁通论》，一个世纪来电磁学的大综合。 * §2.3　电磁学的建立 电磁运动是物理学研究的最基本运动形式之一。 人们对电磁现象的认识早在公元前就已开始，但是，电磁学理论的形成是在18世纪后，它比力学和热学晚。19世纪后半期，麦克斯韦在在分析和总结前人科学实验的基础上，研究了电磁现象的内在统一性，建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。20多年后德国物理学家赫兹用实验方法产生电磁波，证实了电磁波的存在。对物理学的发展起了极大的推动作用，从此，应用电磁波的新技术（无线电通讯、广播、电视、雷达等），大大促进了人类文明的发展。 库仑定律 1785年，法国物理学家库伦（Charlles Augustin Coulomb 1736-1803) 通过扭称实验发现了静电的库仑定律 自然界中任何两个带电物体都以一定的力相互作用，这个力的大小与两个物体所带的电荷成正比，与它们之间的距离平方成反比。 库仑扭称实验装置 第一次，两球相距36个刻度，测得银线的旋转角度为36度。第二次，两球相距18个刻度，测得银线的旋转角度为144度。第三次，两球相距8.5个刻度，测得银线的旋转角度为575.5度。 ??? 上述实验表明，两个电荷之间的距离为4：2：1时，扭转角为1：4：16。由于扭转角的大小与扭力成反比，所以得到：两电荷间的斥力的大小与距离的平方成反比。库仑认为第三次的偏差是由漏电所致。??? 经过了这们巧妙的安排，仔细实验，反复的测量，并对实验结果进行分析，找出误差产生的原因，进行修正，库仑终于测定了带等量同种电荷的小球之间的斥力。 库伦相互作用规律和万有引力规律相似，但有所不同： 所有物体都有万有引力，物体之间的万有引力总是为吸引力 带电物体才有库仑相互作用，满足“同性相斥、异性相吸”的规则 安培定律 1820年，法国物理学家安培（A.M.Ampere，1775–1836）提出了著名的安培定律 在1820年8月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文，向世界宣布了“电流的磁效应”，轰动了整个欧洲。 N S I 通有电流强度为I，长度为l的直导线，放在磁感应强度为B的均匀磁场中，导线所受的安培力的大小为 为导线中电流方向与磁场方向之间的夹角； 安培力的方向由右手螺旋法则确定：右手四指沿电流方向，向B的方向弯曲，则大拇指的方向即为导线受力的方向。 法拉第,（Faraday, 1791-1867）称得上是十九世纪电磁领域中最伟大的实验物理家。 法拉第一身的贡献主要表现在两个方面： ⑴ 发现了电磁感应现象； ⑵ 引入了“力线”和“场”的概念。 1824年被选为英国皇家学会会员； 1825年，法拉第任皇家研究院院长。 法拉第电磁感应定律的建立 电磁感应定律： 当通过回路所包围的面积的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电流或感应电动势。感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。 电磁感应定律从另一个方面反映了电和磁的联系： 磁通量的变化产生电动势 1831年10月17日，法拉第做了一个实验，他用一个电流计连接在一个线圈中，形成一个回路，在回路中没有电源。然后，迅速将一条形磁铁插入线圈或拔出线圈，这时发现电流计指针发生偏转，这表明线圈回路中产生了电流。 S N 电磁感应现象 电磁感应现象 发电机的基本原理 1831年，法拉第发现运动的磁铁会导致电流，而静止的磁铁却没有电流效应。这个电流称为感生电流。 模型发电机与电动机。 建立“场”和”力线”的概念 电磁场: 用来传递电磁作用的连续介质(存在) 力线: 场的直观图象(不存在) 开尔文勋爵对法拉第的力线评价说： 在法拉第的许多贡献中，最伟大的就是力线的概念了。我想，借助于它，就可以把电场和磁场的许多性质，以最简单而极富启发性地表示出来。 爱因斯坦认为： 场的概念的价值要比电磁感应的发现高得多…。 法拉弟的成功是与他的勤奋刻苦，坚韧不拔的精神，以及严格的科学态度分不开的。法拉弟不愧为十九世纪最伟大的实验物理学家，电磁学的奠基人之一。 麦克斯韦（J.C.Maxwell 1831-1879）出生于苏格兰爱丁堡一个名门望族1847年进入爱丁堡大学学习数学、物理；1850年，考入剑桥大学主攻数学和物理。1856年被阿伯丁马