电磁学基础知识（二）

2016-11-25 by:CAE仿真在线来源:互联网

【电动力学】研究电磁运动一般规律的科学。它以麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式为出发点,运用数学方法,结合有关物质结构的知识,建立完整的电磁理论,分别从宏观和微观的角度来阐明各种电磁现象。同量子理论结合又产生了量子电动力学。

【电子的发现】19世纪末,电学兴起,这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电,原子被分为带电的两部分。1897年,美国的汤姆逊在研究该两部分电荷时,发现其一带负电(称为电子),而另一个较重要的部分则带正电。这一事实说明原子不再是不可分割的。1895年,德国的仑琴发现X光,接着贝克勒尔及居里夫妇相继发现放射性元素。放射性元素就是可放出“某些东西”的原子。这些东西后来被称为α、β粒子,飞行很快。可穿透物质。这一穿透能力很快应用于探讨原子内部构造的工具,实验结果有时粒子毫无阻碍地通过,有时则又发生猛烈的碰撞。用汤姆逊的原子模型不能解释。1911年卢瑟福为了解释这一实验结果,提出一个新的原子模型。他证明:原子中带正电的部分必须集中于一个非常小而重的原子核里,而电子则如行星绕日般地围着原子核转动,原子核与电子间是有很大空隙的。用这一模型算出的数值,证实了实验结果。

【场的迭加原理】如果一个电场由n个点电荷共同激发时,那么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自产生场强的矢量和即

【电力线】电力线是描述电场分布情况的图像。它是由一系列假想的曲线构成。曲线上各点的切线方向和该点的电场方向一致,曲线的疏密程度,跟该处的电场强度成正比。电力线比较形象地表示出电场的强弱和方向。在静电场中电力线从正电荷开始而终止于负电荷,不形成闭合线也不中断。在涡旋电场中,电力线是没有起点和终点的闭合线。由于电场中的某一点只有一个电场方向,所以任何两条电力线不能相交。电力线上各点的电势(电位)沿电力线方向不断减小。

【法拉第】(Faraday,Michel,1791~1867)法拉第是著名的英国物理学家和化学家。他发现了电磁感应现象,这在物理学上起了重要的作用。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化,提出了法拉第电解定律。这一定律为发展电结构理论开辟了道路,也是应用电化学的基础。1845年9月13日法拉第发现,一束平面偏振光通过磁场时发生旋转,这种现象被称为“法拉第效应”。光既然与磁场发生相互作用,法拉第便认为光具有电磁性质。1852年他引进磁力线概念。他主张电磁作用依靠充满空间的力线传递,为麦克斯韦电磁理论开辟了道路,也是提出光的电磁波理论的先驱,他的很多成就都是很重要的、带根本性的理论。他制造了世界上第一台发电机。所有现代发电机都是根据法拉第的原理制作的。法拉第还发现电介质的作用,创立了介电常数的概念。后来电容的单位“法拉”就是用他的名字命名的。法拉第从小就热爱科学,立志献身于科学事业,终于成为了一个伟大的物理学家。

【麦克斯韦】Maxwell James Clerk英国物理学家(1831~1879)。阿伯丁的马里查尔学院和伦敦皇家学院、剑桥大学教授,并且是著名的卡文迪什实验室的奠基人。皇家学会会员。在汤姆逊的影响下进行电磁学的研究,提出了著名的麦克斯韦方程式,这是电磁学中场的最基本的理论。麦克斯韦从理论上计算出电磁波传播速度等于光速,他认为:光就是电磁波的一种形态。对于统计力学、气体分子运动论的建立也作出了贡献。引进了气体分子的速度分布律以及分子之间相互碰撞的平均自由程的概念。著有《论法拉第力线》、《论物理力线》、《电磁场运动论》、《论电和磁》、《气体运动论的证明》、《气体运动论》。还著有《热理论》、《物质与运动》等教科书。

【超距作用】一些早期的经典物理学者认为对于不相接触的物体间发生相互作用,如两电荷之间的作用力以及物体之间的万有引力都是所谓的“超距作用力”。这种力与存在于两物体间的物质无关,而是以无限大速度在两物体间直接传递的。但是,电磁场的传播速度等于光速的这一事实说明电的作用力和电场的传播速度是有限的。因此“超距作用”论便自然被否定了。实际上,电磁场就是物质的一种形态,因此不需借助其他物质传递。

【导体】在外电场作用下能很好地传导电流的物体叫做导体。导体之所以能导电,是由于它具有大量的可以自由移动的带电粒子(自由电子、离子等)。电导率在102(欧姆·厘米)-1以上的固体(如金属),以及电解液等都是导体。金属和电解液分别依靠自由电子和正负离子起导电作用。

【自由电荷】存在于物质内部,在外电场作用下能够自由运动的正负电荷。金属导体中的自由电荷是带负电的电子,因为金属原子中的外层电子与原子核的联系很弱,在其余原子的作用下会脱离原来的原子而在整块金属中自由运动,在没有外电场时这种运动是杂乱无章的,因此不会形成电流。在外电场作用下,电子能按一定方向流动而形成电流。电解液或气体中的离子也都是自由电荷。

【束缚电荷】电介质中的分子在电结构方面的特征是原子核对电子有很大的束缚力,即使在外电场的作用下,这些电荷也只能在微观范围有所偏离。但它们一般不会彼此相互脱离。例如,电介质在外电场作用下从微观上看是分子发生电极化,微观电极化的宏观效果就是沿电场方向,在电介质的两端出现两种等量而异号的感应电荷。研究电介质的电性质时,应主要考虑束缚电荷的作用。

【电量】物体所带电荷的多少叫做电量。在国际单位制中,电量的单位是库仑。静电系单位制的电量为静库。物体所带电荷的量值是不连续的。单个电子的电量是电量的最小单元,其值为1.6×10-19库仑,一切带电体所带电量的数值都必须是电子电量e的整数倍。

【电离】原子是由带正电的原子核及其周围的带负电的电子所组成。由于原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等,所以原子是中性的。原子最外层的电子称为价电子。所谓电离,就是原子受到外界的作用,如被加速的电子或离子与原子碰撞时使原子中的外层电子特别是价电子摆脱原子核的束缚而脱离,原子成为带一个(或几个)正电荷的离子,这就是正离子。如果在碰撞中原子得到了电子,则就成为负离子。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才