中科大 电动力学 PPT
- 格式:ppt
- 大小:4.19 MB
- 文档页数:24
电动力学课件01.引言电动力学是物理学中的一个重要分支,主要研究电荷、电流、电磁场以及它们之间的相互作用规律。
电动力学的发展历程可以追溯到19世纪,当时的科学家们通过实验和理论研究,逐步揭示了电磁现象的本质和规律。
本课件旨在介绍电动力学的基本概念、理论框架和重要应用,帮助读者系统地了解电动力学的基本原理和方法。
2.麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电动力学的基础,描述了电磁场的基本性质和演化规律。
麦克斯韦方程组包括四个方程,分别是:(1)高斯定律:描述了电荷分布与电场之间的关系,即电荷产生电场,电场线从正电荷出发,终止于负电荷。
(2)高斯磁定律:描述了磁场的无源性质,即磁场线是闭合的,没有磁单极子存在。
(3)法拉第电磁感应定律:描述了时变磁场产生电场的现象,即磁场的变化会在空间产生电场。
(4)安培环路定律:描述了电流和磁场之间的关系,即电流产生磁场,磁场线围绕电流线。
3.电磁波的传播(1)电磁波的传播速度:在真空中,电磁波的传播速度等于光速,即c=3×10^8m/s。
(2)电磁波的能量:电磁波传播过程中,电场和磁场交替变化,携带能量。
(3)电磁波的极化:电磁波的电场矢量在空间中的取向称为极化,可分为线极化、圆极化和椭圆极化。
(4)电磁波的反射、折射和衍射:电磁波在遇到边界时会发生反射和折射现象,同时还会产生衍射现象。
4.动态电磁场(1)电磁场的波动方程:描述了电磁波的传播规律,包括波动方程的推导和求解。
(2)电磁场的能量和动量:研究电磁场携带的能量和动量,以及它们与电荷、电流之间的相互作用。
(3)电磁场的辐射:研究电磁波在空间中的辐射现象,包括辐射源、辐射功率和辐射强度等。
5.电动力学应用(1)通信技术:电磁波的传播特性使其成为无线通信的理想载体,广泛应用于方式、电视、无线电等领域。
(2)能源传输:电磁感应原理使电能的高效传输成为可能,如变压器、发电机等。
(3)电子设备:电磁场的控制和应用是电子设备工作的基础,如电脑、方式、家用电器等。
目录•课程介绍与基础知识•静电场•稳恒电流场•恒定磁场•时变电磁场•电磁辐射与散射课程介绍与基础知识0102 03电动力学的定义和研究范围电动力学是物理学的一个重要分支,主要研究电磁场的基本性质、相互作用和变化规律。
电动力学的发展历史从库仑定律、安培定律到麦克斯韦方程组的建立,电动力学经历了漫长的发展历程。
电动力学在物理学中的地位电动力学是经典物理学的基础之一,对于理解物质的微观结构和相互作用具有重要意义。
电动力学概述03电磁场与物质的相互作用洛伦兹力、电磁辐射等。
01静电场和静磁场的基本性质电荷守恒定律、库仑定律、高斯定理等。
02电磁感应和电磁波的基本性质法拉第电磁感应定律、麦克斯韦方程组等。
电磁现象与基本规律数学物理方法简介向量分析和场论基础向量运算、微分和积分运算、场论的基本概念等。
微分方程和偏微分方程基础常微分方程、偏微分方程、分离变量法等。
复变函数和积分变换基础复数运算、复变函数、傅里叶变换和拉普拉斯变换等。
特殊函数和数学物理方程简介勒让德多项式、贝塞尔函数、超几何函数等,以及波动方程、热传导方程、泊松方程等数学物理方程的基本概念和求解方法。
静电场库仑定律与电场强度库仑定律描述两个点电荷之间的相互作用力,其大小与电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
电场强度表示电场中某点的电场力作用效果的物理量,其方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同。
电场强度的计算通过库仑定律和叠加原理,可以计算多个点电荷在某点产生的电场强度。
电势与电势差电势描述电场中某点电势能的物理量,其大小等于将单位正电荷从该点移动到参考点时电场力所做的功。
电势差表示电场中两点间电势的差值,等于将单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。
电势的计算通过电势的定义和叠加原理,可以计算多个点电荷在某点产生的电势。
1 2 3在静电场中,导体内部电场强度为零,电荷分布在导体的外表面。
导体的这种性质使得它可以用来屏蔽电场。