电磁场理论的建立

电磁场理论的建立第一页，共十三页，2022年，8月28日5.1场的概念的建立法拉第的研究1.法拉第（1791—1867）英国人2.1822年法拉第在日记中写到：“磁能转化成电”3.1831年法拉第以“暂态效应”的思想为指导进行实验研究第二页，共十三页，2022年，8月28日其他人对“磁生电”的研究1.楞次（1804—1865）俄国人《论动电感应引起的电流的方向》指出感应电流的方向是如何确定的—楞次定律充实和完善了电磁感应规律楞次还与焦耳独立地电流与产生热量的关系：焦耳—楞次定律2.亨利（1797—1878）美国物理学家：《螺旋状长导线内的电气自感》第三页，共十三页，2022年，8月28日场概念的提出1.“超距作用”—万有引力、静电作用力都遵从距离的反比平方关系，不需要媒介来传递2.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3.法拉第在大量的实验中发现：①电作用力与带电体之间或电流之间的电介质有关②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。第四页，共十三页，2022年，8月28日4.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的媒介作用——法拉第将其称为“场”5.1831年11月，用铁屑和磁针形象地描绘出“力线”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：6.1851年《论磁力线》对电磁感应定律作了全面的总结。第五页，共十三页，2022年，8月28日5.2电磁场理论的建立电磁场理论建立的物理依据1.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论2.除电磁场理论外还有库仑定律、安培定律、高斯定律等3.对静电和静磁现象的描述也有相当大的进展：第六页，共十三页，2022年，8月28日（1）法国数学家泊松，1812年用数学方法证明了：在处于静电平衡的导体内部任何带电粒子所受的力为零，否则导体内部会有电荷的流动（2）1813年泊松证明了在静电学中的拉普拉斯方程：（3）1828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贡献—普适意义上的“势函数”，并进一步从理论上说明了静电屏蔽效应第七页，共十三页，2022年，8月28日（4）德国物理学家诺依曼，1845年根据安培理论，从矢势的角度推出电磁感应定律的数学形式（5）英国物理学家汤姆逊，在1847—1853年间，提出了铁磁质内磁场强度H、磁感应强度B的定义，并推出H=μB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充分的准备。第八页，共十三页，2022年，8月28日麦克斯韦的研究1.麦克斯韦（1831—1879）英国人2.师从剑桥大学著名数学家霍普金斯和斯托克斯3.以法拉第《电学实验研究》为基础，重视“力线”的价值，看到定性表述的不足4.1855年发表《论法拉第力线》第九页，共十三页，2022年，8月28日5.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，引入一种新的矢量函数来描述电磁场6.1858年发表《土星光环》，用数学物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7.1872《电磁学理论》出版。第十页，共十三页，2022年，8月28日赫兹的实验研究1.赫兹（1857—1894）德国物理学家2.1888年《论动电效应的传播速度》以实验的方式证明了电磁波的存在3.法拉第开创、麦克斯韦总结、赫兹实验证明的电磁理论4.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。第十一页，共十三页，2022年，8月28日5.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6.1894-1896年间，意大利物理学家马可尼和俄国的波波夫（1856-1906）分别实现了无线电的传播和接收7.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8.1905年无线电广播，1911年无线电导航，1921年出现了短波通讯第十二页，共十三页，2022年，8