电磁场的相对论变换解读课件

1、电磁场的相对论变换解读电磁场的相对论变换解读麦克斯韦方程组Maxwell equations P406一. 积分形式麦克斯韦方程组Maxwell equations P40二.微分形式 P407数学上的定理Gauss定理Stokes定理梯度散度旋度算符直角坐标系二.微分形式 P407Gauss定理Stokes定理梯度算符积分形式微分形式积分形式微分形式电磁场的物质性 统一性 相对性一. 物质存在的形式两种基本形式实物和场电磁场的能量密度质量密度动量密度电磁场的物质性 统一性 相对性一. 物质存在的形式实物和场电大量实验证明场有 质量和动量如 引力红移 引力偏折 光压 等 场与实物相互转化如同步

2、辐射光源正负电子对湮没大量实验证明场有 正负电子对湮没二.电磁场的统一性相对性电场、磁场均由带电体产生，统一是必然的。1. 洛仑兹不变量与洛仑兹协变式 洛仑兹协变式基础是洛仑兹力公式 洛仑兹不变量麦克斯韦方程组（四维矢量等）二.电磁场的统一性相对性1. 洛仑兹不变量与洛仑兹协变式 2. 电磁场量的相对论变换 P192, 199研究的问题是：两个相对运动的惯性系中在确定的时空点PS 系系场量场量研究的问题是：已知已知2. 电磁场量的相对论变换 P192, 199研究的问题是：推导的基本路线1.分别写出两个惯性系中的麦克斯韦方程组 然后利用洛仑兹坐标变换在的条件下推导的基本路线1.分别写出两个惯性

3、系中的麦克斯韦方程组在的条2. 由洛仑兹协变式与洛仑兹不变量 然后利用洛仑兹变换 P192199四维矢量（四维速度、四维动量、） 四维洛仑兹力 电荷不变性 电磁场量的相对论变换 运动电荷的电场 运动电荷的磁场2. 由洛仑兹协变式与洛仑兹不变量 然后利用洛仑兹变换 正变换 P199 在运动方向上 电场 磁场分量 相等 在垂直运动方向上 电场 磁场之间有关系 如果产生场的电荷在某个惯性系中静止，则在这个系中只有静电场，没有磁场。讨论正变换 P199 在运动方向上 电场 磁场分量 正变换 P199逆变换正变换 P199逆变换逆变换逆变换特殊情况：逆变换逆变换特殊情况：即，在一个参考系中只有静电场不仅

4、有电场还有磁场如则即，在一个参考系中只有静电场不仅有电场还有磁场如则由变换很容易得到 P204在 S 系 内由变换很容易得到 P204在 S 系 内例1 均匀带电的无限大平面 高速运动时的电磁场求：平板以速度设平板静止的参考系为相对实验室参考系(S系)运动速度为系中只有静电场电荷面密度解：例1 均匀带电的无限大平面 高速运动时的电磁场求：平板以速度或利用 关系或利用 关系讨论 讨论 与只需注意到电量不变带电板在运动方向的长度缩短电荷面密度变为在S系中用 的高斯定理和 的环路定理计算与只需注意到电量不变带电板在运动方向的长度缩短电荷面密例2 解释实验现象Boy参考系中导体细棒Girl 站在导体棒

5、上共同的认识+Boy 解释：Girl解释：端积累正电荷受电场力不受磁力电子运动受磁场力电子vx=0不运动（三维图）例2 解释实验现象Boy参考系中导体细棒Girl 站在导体棒匀速运动的点电荷的电磁场量 P201已知：实验室参考系中点电荷解：取电荷在其静止的参考系为 系实验室参考系为 系 求：运动速度系中分量式匀速运动的点电荷的电磁场量 P201已知：实验室参考系中点由场量变换得由场量变换得利用洛仑兹坐标变换 用S系的量表示利用洛仑兹坐标变换 结果时刻t 向场点P画的位矢以 为中心结果时刻t 向场点P画的位矢以 为中心电力线高斯定理在两个惯性系中同时画的闭合面与运动无关高斯定理也适用于运动电荷的

6、电场场强不同 但电力线的总条数不变 通量不变讨论电力线高斯定理在两个惯性系中同时画的闭合面与运动无关高斯 环流低速时静电场静磁场 BSLP205 环流低速时静电场静磁场 BSLP205加速运动电荷的电场和磁场经典电磁场的电磁波发射理论加速电荷-发射电磁波介绍一点基本概念一.加速点电荷的电场设点电荷Q 运动情况如下加速到讨论的问题是：静止在坐标原点设 该点电荷的电场？由电力线来说明加速运动电荷的电场和磁场经典电磁场的电磁波发射理论加速电荷-点电荷静止在原点时产生的电场 时刻传到以为半径的球面处点电荷加速运动到P点后就匀速运动以 为半径的球面处“小”球面内可近似看作静电场“大”球面外仍是静电场点电荷运动方向时刻 点电荷匀速运动时的电场传到点电荷静止在原点时产生的电场 时刻传到以为半径的球面处点电荷时刻，过渡层内的电力线如图示半径为 的球面 半径为球面各物理量如图示过渡层的电力线时刻，过渡层内的电力线如图示半径为 的球面 过渡层位矢由高斯定理知过渡层位矢由高斯定理知只有横向分量而静电场和匀速运动电荷的场无讨论当传播很远处时所以 只有加速运动的电荷才能发射电磁波只有横向分量而静电场和匀速运动电荷的场无讨论当传播很