《电动力学》作为物理学中的重要分支,其第四版教材由郭硕鸿原著,黄迺本、李志兵、林琼桂修订,由高等教育出版社出版。本版教材内容丰富,逻辑严谨,是学习电动力学的重要参考书。以下是对该教材内容的详细。
1.电磁场的基本概念
电磁场是电动力学研究的主要对象,它包括电场和磁场。电场是电荷周围存在的空间,具有力场性质;磁场是电流或磁性物质周围存在的空间,具有力场性质。
2.高斯定律
高斯定律是描述电场分布的基本定律,其数学表达式为∮E·dS=Q/ε₀,其中E是电场强度,dS是闭合曲面上的面元,Q是闭合曲面内的总电荷,ε₀是真空介电常数。
3.法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律描述了变化的磁场在导体中产生电动势的现象,其数学表达式为∮E·dl=-dΦ/dt,其中E是感应电动势,dl是闭合回路上的线元,Φ是穿过回路的磁通量。
4.洛伦兹力定律
洛伦兹力定律描述了带电粒子在电磁场中受到的力,其数学表达式为F=q(E+v×),其中F是洛伦兹力,q是电荷量,E是电场强度,v是粒子速度,是磁场强度。
5.麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程,包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和位移电流定律。
6.电磁波的产生与传播
电磁波是由变化的电磁场产生的,其传播速度为光速c。电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
7.电磁场中的边界条件
电磁场在边界处满足一定的条件,如电场强度和磁场强度的切向分量在边界处连续,法向分量的跳变满足特定的关系。
8.电磁场的能量和动量
电磁场具有能量和动量,其能量密度为u=1/2ε₀E²+1/2μ₀²,动量密度为h=E×/μ₀。
9.电磁场的应用
电磁场在通信、雷达、医疗、能源等领域有广泛的应用,如无线电通信、微波炉、核磁共振成像等。
通过对《电动力学》第四版教材的内容我们可以更全面地了解电磁场的基本理论、定律和应用。对于学习电动力学和相关专业的学生来说,掌握这些内容对于理解和应用电磁学具有重要意义。
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