电磁学与电动力学的相互关联
第六章 磁场和物质的相互作用
§6-1 磁场对电流的作用
现代的电动力学与180年前安培提 出的电动力学已大不相同,这是科学技 术发展的结果。当今电磁学与电动力学 的划分虽有其人为性,但有其合理性。 然而,这两门学科的内在关联显而易见 是极其紧密的、不可分割的。
三、连贯教学的必要与可能
面对的学生——物理系的本科生,学制为四年 基础课内容:政治系列课、外语、数学系列课、 计算机系列课、普通物理(五门)、 四大力学、实验物理、电工、人文选修 三年内完成,学时有限是突出的问题! 另外,电磁学与电动力学分开安排的利弊得失 也是值得探讨的!
静电场与物质的相互作用
静电场中的导体 电容和电容器 电介质 极化强度P 电介质中静电场的基本定理 唯一性定理与电像法
§2-1 物质的电性质
第三章 静电能
§3-1 真空中点电荷间的相互作用能 §3-2 §3-3 §3-4 *§3-5 连续电荷分布的静电能 电荷系统在外场中的静电能 电场的能量和能量密度 利用静电能求静电力
内容上,偏重、紧、深; 教法上,偏贯输、解题; 思维方法上,偏体会、服从; 学习目标上,偏应试。 分析过后,俞先生从自身做起,将他 的教科书定位为“简明教程”,全书22 万字,学时为54。他解释“简”是取材 问题,“明”则是教学技巧问题。
我们很赞同这种思路,“简明”是科 学技术飞速发展、知识不断膨胀形势下对 教学提出的要求,也许是我们教学中不断 追求的重要标准之一。具体落实到电磁学 和电动力学上,我们认为,将这两门课统 一考虑、连贯教学、力求简明是有益的尝 试。因为:
第四章 稳恒电流
§4-1 稳恒条件 §4-2 §4-3 §4-4 *§4-5 欧姆定律 电源及电动势 基尔霍夫定律 稳恒电流和静电场的综合求解
第五章 真空中的静磁场
§5-1 磁场
§5-2 §5-3 §5-4 §5-5
安培定律 毕奥——萨伐尔——拉普拉斯定律 磁场的高斯定理和安培环路定理 安培力和洛仑兹力
以上解释基于20世纪80年代前夕的普遍 认识,从中可分析得出: (1)两者研究的对象相同——电磁现象。 (2)电磁学是电动力学的基础与出发点。 (3)电磁学着重实验定律,电动力学更注重 理论推演。 (4)电动力学通常还包括狭义相对论。
我们赞同杰克逊(John David Jackson) 在他写的《经典电动力学》(朱培豫译,人 民教育出版社,1978年6月)第一版序中的提 法:“狭义相对论起源于经典电动力学。”
(1)前面所述,学科发展历史表明,这两门课 程之间的过渡是平滑的; (2)内容的安排上,可以力求简明,避免不必 要的重复,节省学时; (3)统一考虑可加强系统性、连贯性,便于学 生从总体上把握; (4)另外,在教学安排上,它们之间的贯通与 其他的课程安排没有不可克服的矛盾。 作为尝试,我们提出了一个初步的教学大 纲,并进行了两年的教学实践,现在向大家汇 报,以便得到在座各位的宝贵建议和批评、指 正。
电动力学electrodynamics 研究电磁现象一般规律的学科。它以 电磁运动最基本的方程:麦克斯韦方程 组和洛伦兹力公式为基础,结合物质结 构的知识,建立起完整的电磁场理论, 分别从宏观和微观的角度来阐明各种电 磁现象。电动力学通常还包括狭义相对 论。一般地说,电动力学对电磁现象的 讨论比电磁学更一般,更理论化。 ……
他总结了当时有关动电的理论研究,于 1822年发表了《电动力学的观测汇编》。 1827年发表了《电动力学理论》。 从而提出了《电动力学》这门分支学科。
从现代的观点看,这只是电学和磁学的第 一次结合。
1831年,法拉第电磁感应定律的发现, 导致电学与磁学更紧密的结合。
1895年麦克斯韦《电磁场的动力理论》 的发表,创立了真正统一的“电磁场理 论”。 按现代的观点:安培的电动力学与电磁 学没有严格的区分。
四. 电磁学与电动力学教学大纲
中国科学技术大学 胡友秋 程福臻
(上册) 绪言 第一章 真空中的静电场
§1-1 电荷守恒 §1-2 §1-3 §1-4 §1-5 §1-6 §1-7 库仑定律 叠加原理 电场强度 高斯定理 环路定理 电势
第二章
§2-2 §2-3 §2-4 §2-5 §2-6 §2-7
参考文献 (1)《电磁场理论的立建》,杨再石, 1985年自然科学史会议抽样本。 (2)《电磁学的发展》,郭奕玲、沈慧君, 清华大学出版社,1993年7月, 《物理学史》p112。 (3)《20世纪物理学史》,魏凤文、申先甲, 江西教育出版社,1994年12月,p11。
二、内容的划分与关联
看看《物理学词典》(科学出版社,1983年) 的解释: 电磁学electromagnetism 研究电磁现象规律的学科。经典物理学的一 个组成部分。通常包括静电场和电介质,稳恒电 流及液体与气体中的电流,静磁场和磁媒质,电 磁感应,电磁振荡及电磁波。它着重由实验定律 出发,阐明电磁现象各方面的基本规律及其应用, 最后总结出作为电磁现象普遍规律的麦克斯韦方 程组。……
这促使我们再次考虑电磁学与电动力学 的连贯教学问题。
三年前得到北大俞允强先生的《电动力 学简明教程》(北京大学出版社,2000年7 月),认真读了他的“作者前言”和“对教 师的一些说明”,收获不小。他从理论物理 教学的角度分析了一些问题,我们认为普通 物理的教学中也同样存在。这就是,对比中 国与西方的基础课教学状况,存在如下倾向:
电磁学与电动力学的连贯教学 的研究与实践
中国科学技术大学 程福臻 2004.8.20-25,重庆大学
一、《电动力学》的起源四、教学大纲
五、两年实践的情况与体会
问题的由来: 听严济慈先生一年的 《电磁学》讲课
一、《电动力学》的起源
1820年9月,安培创造性地发展了奥 斯特的实验,设计了四个精巧的电流对 电流作用的示零实验,提出了安培定律。 他并未满足于此,在对比了“静力学” 和“动力学”研究的对象及其名称后, 提出研究动电理论应称为《电动力学》。