Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 物理学概览——经典电磁学、经典电动力学
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon May 12 21:04:10 2003) , 转信

 经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科。人们很早就接
触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷
和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之
间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。在这两点上
和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。但长期没有发现电
和磁之间的联系。

    19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向
和电流的方向，以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后，法
拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就产生电流。这些实验表明，在电和
磁之间存在着密切的联系。

    在电和磁之间的联系被发现以后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有
引力相似，另一些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生
围绕着导线的磁力线，电荷向各个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的
概念。

    现在人们认识到，电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场
，这个电场又以力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场，而这个磁场又
以力作用于其他磁体和内部有电流的物体。电磁场也具有能量和动量，是传递电磁
力的媒介，它弥漫于整个空间。

    19世纪下半叶，麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念
。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场
。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为
麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的
存在，其传播速度等于光速，这一预言后来为赫兹的实验所证实。于是人们认识到
麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律，肯定了光也是一种电磁波
。

    由于电磁场能够以力作用于带电粒子，一个运动中的带电粒子既受到电场的力
，也受到磁场的力， 迓状陌 运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式，
人们就称这个力为 迓 茨力。描述电磁场基?规律的麦克斯韦方程组和 迓 茨力就
构成了经典电动力学的基础。

    事实上，发电机无非是利用电动力学的规律，将机械能转化为电磁能：电动机
无非是利用电动力学的规律将电磁能转化为机械能。电报、电话、无线电、电灯也
无一不是经典电磁学和经典电动力学发展的产物。经典电动力学对生产力的发展起
着重要的推动作用，从而对社会产生普遍而重要的影响。



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