第五篇 电磁场与物质的相互作用

电动力学网络课程脚本第四篇狭义相对论一、学习目标和建议我们已经学习了电荷与电流如何激发电磁场的问题。

但是另一方面，场对带电粒子的作用，或者带电粒子与场之间的相互作用却很少讨论。

一般来讲，讨论这些问题不仅是在相对论基础上，而且应该在量子力学基础上，因为涉及带电粒子的问题通常都是高速运动的微观粒子。

在这一篇中，我们仅从经典电动力学的角度了解带电粒子与电磁场的相互作用，并且明确经典电动力学的局限性和适应范围。

二、学习任务任务一、了解带电粒子的势和电磁场；任务二、了解带电粒子和电磁场的相互作用；任务三、了解电磁场与介质的作用；任务四、了解经典电动力学的适用范围。

三、相关学习资源1、电动力学（第二版），郭硕鸿编，高等教育出版社。

这本教材对电磁场理论有比较系统的讲述和推导。

2、简明电动力学，俞允强编，北京大学出版社。

一如书名，该书简明扼要地介绍电磁场的理论，对抓住主要概念是有利的。

3、经典电动力学，美国，J。

D。

杰克逊，的确是一部经典教材，对经典电动力学的理论和问题研究有全面深入的介绍和讨论。

该书有中文版，不过有兴趣的同学建议读这个原文版。

4、电动力学习题解，林旋英，张之翔著，高等教育出版社。

学习电动力学，有一本题解是必要的参考书。

5、电动力学专业性很强，一般只在大学的相关网站上有比较有意义的资料。

/diandong/yusoft/homepage1.htm武汉大学物理科学与技术学院6．相对论-广义及狭义相对论(全译彩图精解本)，爱因斯坦，重庆出版社，2006。

11。

7．改变世界的方程，哈拉尔德·弗里奇，邢志忠江向东黄艳华译。

本书的主要内容是以虚拟的三人讨的形式来表述的，参与者括艾萨克·牛顿、阿尔伯特·爱因斯坦和一位虚构的名叫阿德里安·哈勒尔的理论物理学教授，他们代表了物理学发展的三个不同时代。

通过三人之间生动活泼的对话，读者可以切身领会相论的时空观，比如光速不变性原理、时间延缓和空间收缩。

第五章磁场与物质的相互作用§ 5.1 磁介质及磁化§5.2 介质中磁场的定理§5.3 磁性材料§5.4 磁场测量§5.1 磁介质及磁化一、磁介质磁体具有吸引铁磁性物质的能力，并把这种能力定义为磁性。

1）不仅磁体具有磁性，而且被吸引着的铁磁性物质也具有磁性。

处于磁场中的其它物质都或多或少具有磁性，只是在多数情况下远不如铁磁性物质的磁性那样强。

2）使物质具有磁性的物理过程叫做磁化，而一切能够磁化的物质叫做磁介质。

分子电流：每个分子都有一个等效的小分子环形电流。

分子磁矩：分子环形电流的磁矩。

大多数原子或分子的合磁矩为零。

有一部分原子或分子的电子合磁矩不为零，因而这种原子或分子就具有固有磁矩。

二、磁化及经典解释磁介质在外场中被磁化会出现磁化电流（等效的宏观电流，不伴随带电粒子的宏观位移），磁化电流也会产生磁场，即磁介质被磁化后会反过来影响磁场的分布。

三、磁化强度根据安培分子电流假说，已磁化物质的磁性来源于物质内部有规则排列的分子电流，即分子磁矩。

定义磁化强度：Vμ∑=∆分子M ΔV 宏观上无限小区域，微观足够大非磁化状态（M =0）：1）分子固有磁矩为零；2）分子有固有磁矩，但取向随机，分子磁矩和为零。

磁化后：均匀磁化：非均匀磁化：0iμ≠∑0iM Vμ=≠∆∑0=∂∂=∂∂=∂∂zMy M x M ),,(z y x M M=处处相等M分子平均磁矩：（I a 磁介质分子平均电流，S a 磁介质分子电流所围的面积）iaa aI S n Vμμ==∆∑S aμaI aia aM nI S Vμ==∆∑磁化强度定义为单位体积内的各分子磁矩之和：三、磁化电流与磁化电流的磁场1. 磁化强度的环量只有从S 内穿过并在S 外闭合的分子电流才对ΣIˊ有贡献；其它分子电流，或者来回穿过S ，或者根本不与S 相交，对ΣIˊ的净贡献为零。

分子磁矩都取平均磁矩，取磁介质中任一闭合有向回路L 和以它为周线的有向曲面S （方向满足右手定则），通过S 的总磁化电流设为ΣIˊ。

磁场与物质相互作用及其应用研究磁场与物质相互作用是一个非常重要的物理学领域，涉及到很多方面的研究和应用。

它的研究可以帮助我们更好地理解和掌握磁场的基本理论和特性，同时也可以为相关技术和领域的发展提供强有力的支持和指导。

在本文中，我们将着重讨论磁场与物质相互作用这一领域的一些基本概念、重要应用以及未来发展方向等方面的内容。

一、磁场与物质相互作用的基本概念在物理学中，磁场指的是由电荷运动产生的一种力场，在磁场的作用下，带电粒子会受到一定的力的作用。

而物质指的是构成一切物体的基本单位，包括原子、分子、离子等。

而磁场与物质相互作用则指的是在磁场的作用下，物质会发生一些特殊的现象和反应，如磁化、磁导率变化等。

其中，磁化是指在外加磁场的作用下，物质会产生指向磁场方向的磁矩，这种现象称为磁化。

而磁导率则是指物质对磁场的响应程度，是一个反映物质磁性强度的物理量。

磁场与物质相互作用的基本概念是研究这一领域的重要基础，也为后续的研究打下了坚实的理论基础。

二、磁场与物质相互作用的现象及其应用磁场与物质相互作用在现实生活中有着广泛的应用。

其中，最为常见的应用之一就是磁屏蔽。

在现代科技领域中，磁屏蔽是保护电子元器件和仪器设备免遭磁场干扰的一种重要手段。

磁屏蔽可以通过选择合适的材料、结构以及磁屏蔽的方法来达到屏蔽磁场的目的。

此外，磁屏蔽还可以应用于磁共振成像技术等领域。

磁共振成像技术是一种非侵入性的医学成像技术，通过利用核磁共振现象对物体进行成像。

然而，由于环境中存在的各种不同磁场，磁共振成像技术容易受到干扰影响。

因此，可以通过磁屏蔽手段来减少这种影响，提高成像质量和诊断准确性。

除此之外，磁场与物质相互作用还可以应用于电子磁极等领域。

电子磁极是一种将磁场转化为电信号的传感器设备，常用于测量磁场、角度、位置等参数。

磁场与物质相互作用的研究不仅为电子磁极技术提供了理论基础，还为其性能的提高和应用范围的拓展提供了重要的支持。

三、磁场与物质相互作用的未来发展方向随着科技的不断发展和进步，磁场与物质相互作用的研究也将不断深入和拓展。

电磁波与物质的相互作用<序号> 电磁波与物质的相互作用1. 引言通过现代科学技术的发展，我们对电磁波与物质之间的相互作用有了更深入的理解。

电磁波是一种在空间中传播的电场和磁场的振荡现象，而物质则包括了我们周围的一切物质实体。

在本文中，我们将探讨电磁波与物质之间的相互作用，并进一步了解这个相互作用如何影响和塑造我们的日常生活以及科学技术的进步。

2. 基础概念为了更好地理解电磁波与物质的相互作用，我们首先需要了解一些基础概念。

电磁波包括了一系列不同频率的波，从长波的无线电波到短波的紫外线和伽马射线。

物质则具有各种各样的性质，包括电导性、透明度和折射率等。

电磁波与物质的相互作用是通过电场和磁场对物质内部电荷和电子的作用来实现的。

3. 吸收和发射电磁波与物质之间最常见的相互作用是吸收和发射。

当电磁波与物质相遇时，物质中的电荷和电子将被电场和磁场作用力推动，从而导致能量的吸收和转化。

这种吸收和发射的过程在各种领域中发挥着重要作用。

太阳光的热量吸收使得地球温暖，而荧光材料的发光则是因为它们能够吸收并重新辐射入射光的能量。

4. 折射和反射除了吸收和发射外，电磁波与物质之间还存在折射和反射的相互作用。

当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，它的速度和方向都会发生改变，这就是折射现象。

这种现象在光学中非常常见，如光线从空气中进入水中时会发生折射。

反射是指电磁波与物质界面相遇后反弹回来的现象，如镜子中的光线反射。

5. 散射和干涉电磁波与物质之间的相互作用还可以导致散射和干涉。

散射是指电磁波在物质中遇到不同电场和磁场的微小改变时改变传播方向的现象。

这种现象常见于大气中的气溶胶颗粒散射太阳光而形成的蓝天现象。

干涉是指两个或多个电磁波相互作用时产生的波干涉现象，如在液晶显示器中，电磁波的干涉导致不同颜色的像素点显示。

6. 应用和实践电磁波与物质的相互作用在许多领域中都有广泛的应用和实践价值。

在通信技术中，电磁波的吸收和发射允许我们进行无线通信，如手机和卫星通信。

电磁场理论及其与物质的相互作用电磁场理论是物理学中的重要分支，它研究的是电磁场的性质以及与物质之间的相互作用。

电磁场是由电荷产生的，并且可以通过电磁波的形式传播。

在这篇文章中，我们将探讨电磁场理论的基本原理以及它与物质之间的相互作用。

首先，让我们来了解一下电磁场的概念。

电磁场是由电荷所产生的一种物理场，它包括电场和磁场两个部分。

电场是由电荷的存在而产生的，它可以通过电场力对其他电荷施加力。

磁场则是由运动的电荷所产生的，它可以通过磁场力对其他运动的电荷施加力。

电磁场理论的基础是麦克斯韦方程组，它由麦克斯韦在19世纪提出，并且被广泛应用于电磁学的研究中。

麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电场和磁场的行为规律。

这些方程是电磁场理论的基础，通过这些方程我们可以推导出电磁场的性质以及与物质之间的相互作用。

电磁场与物质之间的相互作用是电磁场理论的一个重要研究方向。

在物质中存在着电荷和电流，它们与电磁场之间会发生相互作用。

物质中的电荷在电磁场的作用下会受到力的作用，并且会产生电流。

而电流则会产生磁场，从而对电磁场产生反作用。

这种相互作用是电磁场与物质之间的基本关系，它决定了电磁场在物质中的行为。

在电磁场与物质的相互作用中，一个重要的概念是电磁感应。

电磁感应是指当磁场的强度或方向发生变化时，会在导体中产生感应电流。

这是由法拉第电磁感应定律所描述的，该定律表明感应电流的大小与磁场的变化率成正比。

电磁感应的现象在许多实际应用中都有重要的作用，比如发电机和变压器等。

除了电磁感应，电磁场与物质之间还存在其他的相互作用。

例如，当电磁波通过物质时，会与物质中的电荷相互作用，并且会发生散射和吸收等现象。

这种相互作用是电磁场与物质之间能量传递的重要方式，它决定了电磁波在物质中的传播行为。

总结起来，电磁场理论是物理学中的重要分支，它研究的是电磁场的性质以及与物质之间的相互作用。

电磁场由电场和磁场组成，通过麦克斯韦方程组可以描述其行为规律。