《经典电磁学》ppt课件

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1、第五章经典电磁学的建立与发展§1.对电磁现象的早期认识§2.富兰克林对雷电现象的研究§3.从定性到定量—库仑定律的发现§4.由静电到动电—电流的发现§5.电流的磁效应与安培定律§6.电磁感应现象的发现与研究§7.麦克斯韦电磁场理论的建立§8.电磁波的发现与应用（略）§1.对电磁现象的早期认识1.中国：略2.英国人吉尔伯特(W.Gilbert,1544-1603)：英国物理学家、医生吉尔伯特做了多年的实验，发现了“电力”，“电吸引”等许多现象，并最先使用了“电力” “电吸引”等专用术语，因此许多人称他是电学研究之父。他的主要著作为1600年出版的《论磁

2、性、磁体和巨大地磁体》，书中记载了“小地球”实验（把一块大天然磁石磨成球形，把小磁针放在球的表面）。物理学史上第一部系统阐述磁学的科学专著。伽利落称其为“经验主义的奠基人”。3.莱顿瓶的发现1745年，荷兰莱顿大学教授马森布洛克（Musschenbrock)发明了收集电荷的莱顿瓶。1.电荷守恒定律的发现：他发现两个带有不同性质电荷的带电体，相互接触后可以呈现中性。把电荷分为“正电”和“负电”，并进一步得出结论①正电和负电在本质上不应有什么差别；②摩擦起电过程中，总是形成等量异种电荷；③摩擦起电过程中，一方失去的电荷与另一方得到的电荷在数量上相等。从而

3、得到了电荷守恒定律。2.费城实验----天电和地电的统一3.发明避雷针4.独立宣言和美国宪法的起草人之一，为美国的独立和解放作出了贡献的政治活动家。§2.富兰克林对雷电现象的研究一.类比法二.库仑的引力实验三.卡文迪许的工作（略）§3.库仑定律的发现——从定性到定量从定性到定量-----库仑定律的发现1.电力作用的猜测1759年，德国柏林科学院院士爱皮努斯（F.U.T.Aepinus)发现：①电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减小而增大；②当一个导体靠近一带电体时，该导体的远端会获得与带电体相同的电荷，近端则获得相反的电荷（静电感应）。1760年

4、，D.伯努利首先猜测电力会不会跟万有引力一样，服从平方反比定律。他的想法在当时具有一定的代表性。一.类比法2.富兰克林的空罐实验用丝线将一小块软木悬挂在带电金属罐外的附近，软木受到吸引。但把它悬挂在罐内时，不论在罐内何处，它都不受电力。富兰克林写信将这一现象告之他的英国朋友普利斯特利（J.Priestleuy,化学家，氧气的发现者），普利斯特利想到:1687年牛顿曾证明:万有引力若服从平方反比定律，则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。普利斯特利重复了上述实验，并将空罐实验与牛顿推理类比。3.罗比逊实验—同种电荷斥力的测量1769年，英国爱丁堡大学的约

5、翰.罗宾森（JohnRobiso，苏格兰人）设计了一个杠杆装置，如图。通过实验直接推测了平方反比关系：同种电荷间的斥力反比于距离的2.06次幂，异种电荷间的吸引力反比于小于距离的2次幂。由此他推测：在实验误差范围内，正确的关系应为反比于距离的2次幂。二.库仑实验1.同种电荷的斥力测量---扭秤实验，略意义：库仑定律的建立使电磁学进入了定量研究，数学的引入使电磁学真正成为一门科学。2.异性电荷的引力测量-----库仑电摆实验①和牛顿单摆类比：由于地球对物体的作用力反比于两者之间距离的平方，所以存在地面上的单摆的摆动周期正比于摆锤离地心的距离。若电荷间的

6、引力也遵循距离平方的反比关系，则由带电体间引力产生的物体的摆动，其摆动周期T必定也正比于两带电体之间的距离r。从而设计电摆实验。②库仑单摆实验：1785年在法国科学院发表论文，提出著名的库仑定律。由静电到动电----电流的发现三.欧姆定律欧姆（G.S.Ohm,1787-1854）：德国人，长期担任中学教师和家庭教师。后被慕尼黑大学任命为教授。类比：从傅立叶发现的热传导规律受到启发：导热杆中两点之间的热流正比于这两点之间的温度差。因而欧姆认为，电流现象与此很相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，欧姆称之为“电张力(electri

7、ctension)”，即现在所称的电势差。§4.电流的发现——由静电到动电一.伽伐尼的研究二.伏打的“金属接触说”----发明伏打电堆+锌、锡、铁、铜、银-伏打电堆意义:电池的发明，提供了产生恒定电流的电源，使电学从静电走向动电，为人们研究电流的各种效应提供了条件。从此电学进入了飞速发展时期。由静电到动电----电流的发现存在的问题：1.伏打电堆产生的电流不稳定2.没有电流强度的测量装置。问题的解决：1.采用温差电偶2.电流扭秤：将电流磁效应和库仑扭秤法结合起来，设计了电流扭力天平：温差电源由弯成aba’b’形的铋条和两根铜条组成，ab端插入冰水中，

8、a’b’插入沸水中，电流扭秤的扭丝和磁针置于玻璃罩中，磁针偏转的角度用一放大镜观察。自吉尔伯特开始以来的二百