电动力学的内容
麦克斯韦方程组是在库仑定律(适用于静电)、毕奥-萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律等实验定律的基础上建立起来的。通过提取上述实验定律中带普遍性的因素,并根据电荷守恒定律引入位移电流,就可以导出麦克斯韦方程组。在物理上,麦克斯韦方程组其实就是电磁场的运动方程,它在电动力学中占有重要的地位。另一个基本的规律就是电荷守恒定律,它的内容是:一个封闭系统的总电荷不随时间改变。近代的实验表明,不仅在一般的物理过程、化学反应过程和原子核反应过程中电荷是守恒的,就是在基本粒子转化的过程中,电荷也是守恒的。麦克斯韦方程组给出了电磁场运动变化的规律,包括电荷电流对电磁场的作用。对于电磁场对电荷电流的作用,则是由洛伦兹力公式给出的。将麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式和带电体的力学运动方程联立起来,就可以完全确定电磁场和带电体的运动变化。因此,麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式构成了描述电磁场运动和电磁作用普遍规律的完整体系。在电磁场的作用下,静止的媒质中一般可能发生三种过程:极化、磁化和传导。这些过程都会使媒质中出现宏观电流。极化和磁化的公式的另一个重要限制是不能应用于铁电和铁磁情况。铁磁质是常用的磁性媒质之一。另外,在强场情况,即使普通的媒质,也会出现非线性现象。当电场超过一定限值时,电介质甚至会被击穿。电磁波在各向异性介质中传播时,常会发生一些复杂的现象,如双折射等。在电动力学中,处理有媒质的电磁问题时,需要将麦克斯韦方程组和媒质的本构方程联立起来求解。对上面提到的那些特殊情况,须根据其本构方程作特殊研究,其中有的方面甚至发展成为电动力学的专门分支。在媒质运动的情况,不仅媒质中还会出现新类型的电荷电流,媒质的电磁性质也会不同。此外,由于电磁场还对媒质产生有质动力,媒质的力学运动将和其中的电荷电流以及电磁场的运动变化互相影响,有时可以形成十分复杂的状态,这种情况在等离子体中常常见到。
电动力学 怎么学啊
量子电动力学
量子电动力学(Quantum Electrodynamics,简写为QED),是量子场论中最成熟的一个分支,它研究的对象是电磁相互作用的量子性质(即光子的发射和吸收)、带电粒子的产生和湮没、带电粒子间的散射、带电粒子与光子间的散射等等。它概括了原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理各个领域中的电磁相互作用的基本原理。
量子电动力学是从量子力学发展而来。量子力学可以用微扰方法来处理光的吸收和受激发射,但却不能处理光的自发射。电磁场的量子化会遇到所谓的真空涨落问题。在用微扰方法计算高一级近似时,往往会出现发散困难,即计算结果变成无穷大,因而失去了确定意义。后来,人们利用电荷守恒消去了无穷大,并证明光子的静止质量为零。量子电动力学得以确立。量子电动力学克服了无穷大困难,理论结果可以计算到任意精度,并与实验符合得很好,量子电动力学的理论预言也被实验所证实。到20世纪40年代末50年代初,完备的量子电动力学理论被确立,并大获全胜。
量子电动力学认为,两个带电粒子(比如两个电子)是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的,是其中一个电子发射出一个光子,另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点,一个电子发射出一个光子后,那光子又可以变成一对电子和正电子,这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子,也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭,使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的,产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子,光子可以在变成正负电子对……而所有这些复杂的过程,最终表现为两个电子之间的相互作用。量子电动力学的计算表明,不同复杂程度的交换方式,对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降,而这个指数的底,正好就是精细结构常数。或者说,在量子电动力学中,任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来,精细结构常数就具有了全新的含义:它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量,或者说,它就是电磁相互作用的强度。
电磁学和电动力学的区别是什么?
区别:1、深度不同电磁学主要就是高中物理电学加上微积分,个别地方的微观机理说的清楚些,电动力学是围绕着麦克斯韦方程组展开的,主要是有关电磁波的产生,传导等,对数学要求较高。2、难度不同电磁学是关于电荷分布电场磁场这一类问题的基础,电动力学是这些方面的升华。3、内容不同电磁学仅仅是在经典情况下的电磁现象的研究,而电动力学不但引入了爱因斯坦的狭义相对论,更是从更本质的力学性和场去推导研究电磁问题,基本上说明了电磁是一种东西在时空下的不同表现。联系:电磁学是基础,电动力学可以叫高级电磁学。参考资料来源:百度百科-电动力学参考资料来源:百度百科-电磁学
电动力学与电磁学有何区别?
区别:1、深度不同电磁学主要就是高中物理电学加上微积分,个别地方的微观机理说的清楚些,电动力学是围绕着麦克斯韦方程组展开的,主要是有关电磁波的产生,传导等,对数学要求较高。2、难度不同电磁学是关于电荷分布电场磁场这一类问题的基础,电动力学是这些方面的升华。3、内容不同电磁学仅仅是在经典情况下的电磁现象的研究,而电动力学不但引入了爱因斯坦的狭义相对论,更是从更本质的力学性和场去推导研究电磁问题,基本上说明了电磁是一种东西在时空下的不同表现。联系:电磁学是基础,电动力学可以叫高级电磁学。参考资料来源:百度百科-电动力学参考资料来源:百度百科-电磁学
电动力学诞生的过程是什么?
电动力学的诞生1821年初,安培提出著名的假说:物体内部的分子中均带有回旋电流,这形成了宏观磁性。这一假说在70年后被证明,由此可知,安培在电流磁性等方面的卓越思想。我们平常总说的“电流”这一概念是安培提出的。在奥斯特与安培之前,电学主要停留在静力范围内。安培首先提出“电动力学”,用以指明此学科是研究电荷的运动问题。库仑定律是电静力学中的基本规律,安培定律是电的动力学中的基础法则。电动力学是从安培手中诞生的。在他之前的奥斯特只是发现了一个现象,安培却能在此基础上迅速发展,在4个月的时间内由实践到理论,诞生新的学科,可见他是一名理论与实践能力均十分优秀的物理学家。他敏锐地推广研究了电流与电流的相互作用,导出系列规律。安培提出,不但磁针受电流周围的力的作用,电流自己也互相发生作用。电流元之间的作用力与距离平方成反比,这奠定了电动力学的基础,由电流所生的力归结到平方反比定律,因此同万有引力及磁极间、电荷间的力一致了。这迈出了“场物理学”的一步。安培于1775年出生在富裕的商人之家。在法国大革命时期,安培的父亲被处决,所以安培养成了孤独郁寡的性格。他是一位爱陷入沉思的教授。有一次,皇帝邀请他参加宴会,他竟然忘记了。在奥斯特的发现提出后,安培提出了磁针转动方向与电流方向相关判定的右手定则。继而,安培讨论了平行截流导线间的相互作用。1820年下半年,著名的安培定律提出。安培在实验中发现,直流电对小磁针有作用,但是圆形导线和矩形导线形成的电流回路对小磁针也有磁力作用。安培利用地球的磁性和电流结合的原理,用圆电流来解释地球磁性的产生,这很有创见。有一次,物理学家阿拉戈去安培家拜访,看到安培的桌子上放着伏特电堆做成的电源,还有许多仪器。安培向他解释说,在磁针上空有一条导线,通电之后,导线产生的磁力会使磁针偏转。这就是奥斯特实验。安培又说:“现在,我这里有一个线圈,我将这个线圈通电,可以看到一个现象。”线圈通电后,安培用磁铁和线圈相作用。阿拉戈看到后有所醒悟地说:“看来,线圈也可以成为磁铁”。“不错”,安培说,“正是电流通过线圈,线圈的两端产生了磁力线,改变电流方向也就改变了电磁铁的两极。”实验继续下去,通电的线圈把金属中的铁质物品都吸引住了,桌面上的铁屑,铁钉之类物品纷纷向“磁铁”靠拢,被通电线圈牢牢吸住。安培突然间把电源关闭,电流不存在了,只见通电线圈上吸附着的铁钉之类的物品纷纷落下。安培就这样发明了电磁铁。电磁铁灵活易用,对人类生活产生巨大影响。这是电磁理论的一个简单应用,可见电磁学应用的重要性和社会价值。