麦克斯韦图册
麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家,经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。麦克斯韦1831年6月13日出生于爱丁堡。16岁时进入爱丁堡大学,三年后转入剑桥大学学习数学,1854年毕业并留校任教,两年后到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授,1860年到伦敦国王学院任教,1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室,并任第一任主任。1879年11月5日在剑桥逝世。麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想,并于1864年发表了著名的《电磁场动力学理论》的论文,将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组,预言了电磁波的存在,并确认光也是一种电磁波,从而创立了经典电动力学。麦克斯韦还在气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典,是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格,有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分,是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。
电磁学 - 电磁现象
电磁学
电磁学图册
1.在对于电有任何具体认知之前很多年,人们就已经知道发电鱼(electric fish)会发出电击。根据公元前2750年撰写的古埃及书籍,这些鱼被称为“尼罗河的雷使者”,是所有其它鱼的保护者。大约两千五百年之后,希腊人、罗马人,阿拉伯自然学者和阿拉伯医学者,才又出现关于发电鱼的记载。古代罗马医生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中,建议患有像痛风或头疼一类病痛的病人,去触摸电鳐,也许强力的电击会治愈他们的疾病。[1]
2.阿拉伯人可能是最先了解闪电本质的族群。他们也可能比其它族群都先认出电的其它来源。早于15世纪以前,阿拉伯人就创建了“闪电”的阿拉伯字 “raad”,并将这字用来称呼电鳐。 3.在地中海区域的古老文化里,很早就有文字记载,将琥珀棒与猫毛摩擦后,会吸引羽毛一类的物质。西元前600年左右,古希腊的哲学家泰勒斯(Thales, 640-546B.C.)做了一系列关于静电的观察。从这些观察中,他认为摩擦使琥珀变得磁性化。这与矿石像磁铁矿的性质迥然不同;磁铁矿天然地具有磁性。泰勒斯的见解并不正确。但后来,科学会证实磁与电之间的密切关系。 古人将磁石称为慈石来形容磁石“以为母也,故能引其子”的功
能。[1]
4.在中国,古人王充所著书籍《论衡》(约公元一世纪,即东汉时期)中有关于静电的记载:“顿牟掇芥”,顿牟就是琥珀,当琥珀经摩擦后,即能吸引像草芥一类的轻小物体。但古代中国人对于电并没有更深入的了解。[1] 西周(公元前1100-公元前771)青铜铭文就记载有“电”字和“雷”字。先秦“阴阳相薄,感而为雷,激而为霆。霆,电也。”古人将磁石称为慈石来形容磁石“以为母也,故能引其子”的功能。 5.英国人吉尔伯特——论磁
曾为英国伊丽莎白一世的御医,1600年发表《论磁石》,总结了前人的经验,记载了大量实验。如“小地球”实验。伽利略称其为“经验主义的奠基人”。
6.1663年,德国盖里克发明摩擦起电机 7.1720年,英国牧师格雷研究了电的传导现象 8.1733年,杜非分别了两种电;松脂电和玻璃电
9.莱顿瓶的发现 1745年,荷兰莱顿城莱顿大学教授马森布洛克(Musschenbrock)发现了莱顿瓶,为贮存电荷找到了一个方法。莱顿瓶就是一个玻璃瓶,在瓶里核瓶外分别贴有锡箔。瓶里锡箔通过金属链与金属棒连接,棒的上端是一个金属球。法国人诺莱特在一座巴黎大教堂前邀请了法国路易十五的皇室成员临场观看:七百名修道士手拉手排成一行,排头的修道士用手握住莱顿瓶,当莱顿瓶充电后,让排尾的修道士触摸莱顿瓶的引线。顿时,
七百名修道士几乎同时跳了起来。在场的人目瞪口呆。从而展示了电的巨大威力。 电磁学 - 相对论
电磁学的基本方程为麦克斯韦方程组,此方程组在经典力学的相对运动转换(伽利略变换)下形式会变,在伽里略变换下,光速在不同惯性坐标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换,在此变换下,不同惯性坐标下光速恒定。 二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变,光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之,洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性坐标转换方式。
电磁学 - 公式
库仑定律:F=kQq/r; 电场强度:E=F/q 点电荷电场强度:E=kQ/r 匀强电场:E=U/d
电势能:EA=qφA EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)} 电势差:Uab=Wab/q
静电力做功: W=qU,U为电荷运动的初、末位置电场的电势差,q
为电荷的电量。 电容定义式:C=Q/U 电容:C=εS/4πkd
带电粒子在匀强电场中的运动:
加速匀强电场:1/2*mv^2; =qU或者v^2 =2qU/m 偏转匀强电场: 运动时间:t=x/v 垂直加速度:a=qU/md
垂直位移:y=1/2*at^2 =1/2*(qU/md)*(x/v//)^2 偏转角:θ=v⊥/v//=qUx/md(v//)^2 微观电流:I=nesv 欧姆定律:I=U/R 串联电路
电流:I? =I? =I? = …… 电压:U =U? +U? +U? + …… 并联电路
电压:U?=U?=U?= …… 电流:I =I?+I?+I?+ …… 电阻串联:R =R?+R?+R?+ ……
电阻并联:1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ …… 焦耳定律:Q=I² Rt P=I² R