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標題:西南師范大學《電動力學》全套課程21講(Electrodynamics )[壓縮包]
作者:學習資料庫
日期:2012-04-28 00:48:51
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西南師范大學 電動力學 21講
主講人：羅婉華

電動力學是研究電磁現(xiàn)象的經(jīng)典的動力學理論，它主要研究電磁場的基本屬性、運動規(guī)律以及電磁場和帶電物質(zhì)的相互作用。
　　同所有的認識過程一樣，人類對電磁運動形態(tài)的認識，，也是由特殊到一般、由現(xiàn)象到本質(zhì)逐步深入的。人們對電磁現(xiàn)象的認識范圍，是從靜電、靜磁和似穩(wěn)電流等特殊方面逐步擴大，直到一般的運動變化的過程。
　　在電磁學發(fā)展的早期，人們認識到帶電體之間以及磁極之間存在作用力，而作為描述這種作用力的一種手段而引入的"場"的概念，并未普遍地被人們接受為一種客觀的存在。現(xiàn)在人們已經(jīng)認識清楚，電磁場是物質(zhì)存在的一種形態(tài)，它可以和一切帶電物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生出各種電磁現(xiàn)象。電磁場本身的運動服從波動的規(guī)律。這種以波動形式運動變化的電磁場稱為電磁波。
　　電動力學的任務(wù)就是闡述電磁場及與物質(zhì)相互作用的各個特殊范圍內(nèi)的實驗定律，并在此基礎(chǔ)上闡明電磁現(xiàn)象的本質(zhì)和它的一般規(guī)律，以及運用這些規(guī)律定量地處理各種電磁問題、研究各種電磁過程。
　　電動力學中解釋電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律的理論，是19世紀偉大的物理學家麥克斯韋建立的方程組。麥克斯韋方程組是在庫侖定律(適用于靜電)、畢奧-薩伐爾定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等實驗定律的基礎(chǔ)上建立起來的。通過提取上述實驗定律中帶普遍性的因素，并根據(jù)電荷守恒定律引入位移電流，就可以導(dǎo)出麥克斯韋方程組。在物理上，麥克斯韋方程組其實就是電磁場的運動方程，它在電動力學中占有重要的地位。
　　另一個基本的規(guī)律就是電荷守恒定律，它的內(nèi)容是：一個封閉系統(tǒng)的總電荷不隨時間改變。近代的實驗表明，不僅在一般的物理過程、化學反應(yīng)過程和原子核反應(yīng)過程中電荷是守恒的，就是在基本粒子轉(zhuǎn)化的過程中，電荷也是守恒的。
　　麥克斯韋方程組給出了電磁場運動變化的規(guī)律，包括電荷電流對電磁場的作用。對于電磁場對電荷電流的作用，則是由洛倫茲工是給出的。將麥克斯韋方程組、洛倫茲里公式和帶電體的力學運動方程聯(lián)立起來，就可以完全確定電磁場和帶電體的運動變化。因此，麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式構(gòu)成了描述電磁場運動和電磁作用普遍規(guī)律的完整體系。
　　在電磁場的作用下，靜止的媒質(zhì)中一般可能發(fā)生三種過程：極化、磁化和傳導(dǎo)。這些過程都會使媒質(zhì)中出現(xiàn)宏觀電流。極化和磁化的公式的另一個重要限制是不能應(yīng)用于鐵電和鐵磁情況。鐵磁質(zhì)是常用的磁性媒質(zhì)之一。另外，在強場情況，即使普通的媒質(zhì)，也會出現(xiàn)非線性現(xiàn)象。當電場超過一定限值時，電介質(zhì)甚至會被擊穿。電磁波在各向異性介質(zhì)中傳播時，常會發(fā)生一些復(fù)雜的現(xiàn)象，如雙折射等。
　　在電動力學中，處理有媒質(zhì)的電磁問題時，需要將麥克斯韋方程組和媒質(zhì)的本構(gòu)方程聯(lián)立起來求解。對上面提到的那些特殊情況，須根據(jù)其本構(gòu)方程作特殊研究，其中有的方面甚至發(fā)展成為電動力學的專門分支。
　　在媒質(zhì)運動的情況，不僅媒質(zhì)中還會出現(xiàn)新類型的電荷電流，媒質(zhì)的電磁性質(zhì)也會不同。此外，由于電磁場還對媒質(zhì)產(chǎn)生有質(zhì)動力，媒質(zhì)的力學運動將和其中的電荷電流以及電磁場的運動變化互相影響，有時可以形成十分復(fù)雜的狀態(tài)，這種情況在等離子體中常常見到。
　　電動力學中求解的問題相當廣泛，如求解靜電場和靜磁場的分布，媒質(zhì)在靜電場或靜磁場中所受的力，電磁波的輻射和傳播，帶電粒子在電磁場中的運動，電磁波和媒質(zhì)的相互作用甚至媒質(zhì)的運動等。另外，狹義相對論的提出與電動力學的研究有密切的關(guān)系，其內(nèi)容中還包括電磁場在不同參照系中的變換關(guān)系，所以也常常放在電動力學中討論。
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