電磁波討論課——類比法.pptx

,14-通信工程4班3組,2,小組成員,組長,組員,組員,組員,組員,組員,組員,邱悅,E-T分支,H-T分支,雙T分支,討論內(nèi)容,5,庫侖定律同時期的電力研究過程,6,模型設(shè)計的整體流程,7,1,2,3,卡文迪許的實驗,8,9,相應公式,庫侖定律的描述,庫侖定律（Coulombs law）是靜止點電荷相互作用力的規(guī)律。1785年法國科學家C,-A.de庫倫由實驗得出，真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力同它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上，同名電荷相斥，異名電荷相吸。,庫侖定律,10,11,庫侖定律適用于均勻介質(zhì)中。真空中的庫侖力 (d指的是兩電荷之間的距離)，k是一個普適常量。根據(jù)高斯定理，在均勻無限大介質(zhì)中，兩個點電荷之間的相互作用力的形式與真空的完全一樣。因此，庫侖定律不僅適用于真空，還適用于介質(zhì)中。,在庫侖定律的常見表述中，通常會有真空和靜止，是因為庫侖定律的實驗基礎(chǔ)扭秤實驗，為了排除其他因素的影響，是在亞真空中做的。另外，一般講靜電現(xiàn)象時，常由真空中的情況開始，所以庫侖定律中有“真空”的說法。實際上，庫侖定律不僅適用于真空中，還適用于均勻介質(zhì)中，也適用于靜止的點電荷之間。,適用條件及范圍,12,將自羅賓遜以后各次主要實驗所得到的偏差值列表如下：,各實驗者的實驗結(jié)果比較,14,15,1820年，奧斯特稱之為“電磁學”的新學科誕生了，電轉(zhuǎn)化為磁成為現(xiàn)實，表明電和磁是可以統(tǒng)一的，使“自然力統(tǒng)一的思想”得到了一個例證其次，電流磁效應的發(fā)現(xiàn)，表明作用力是一種旋轉(zhuǎn)力，它和力學中力表現(xiàn)出來的形式是不同的，人們認識到一種新的相互作用形式第三，這一發(fā)現(xiàn)為制造靈敏電流指示器創(chuàng)造了條件，同時，它本身就包含了未來的電力技術(shù)應用的內(nèi)容。 奧斯特的發(fā)現(xiàn)一經(jīng)傳播，到處都在重復這一實驗。 1820年9月11日，在法國科學院舉辦的每周的科學例會上，法國物理學家安培（Andr Marie Ampe，17751201836106）聽到了兩個月前在哥本哈根發(fā)現(xiàn)的這個重要的實驗事例，并且看到電流磁效應的演示實驗后，對此極感興趣，立即對它進行研究，僅僅幾個星期，便在科學院舉辦的科學例會連續(xù)發(fā)表報告，進一步揭示電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。,奧斯特的電流磁效應實驗,奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，把電和磁統(tǒng)一起來。 在19世紀前，人們普遍認為電和磁之間是沒有什么關(guān)聯(lián)的 當時德國的自然哲學家們，從另一個角度對電和磁發(fā)生了興趣，即對極化現(xiàn)象感到興趣，因為這一例子好像表明他們所假定的兩個對立極之間的辯證張力或者使雜亂變?yōu)橛行虻牧Φ拇嬖?自然哲學家謝林（FSchelling，17751854）認為宇宙間具有普遍的自然力的統(tǒng)一謝林的思想對他的摯友奧斯特具有深刻的影響，導致奧斯特去研究電和磁之間的聯(lián)系,16,顯示通電導線周圍存在著磁場的實驗。如果在直導線附近（導線需要南北放置），放置一枚小磁針，則當導線中有電流通過時，磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象由丹麥物理學家奧斯特（Hans Christian Oersted,17771851）于1820年7月通過試驗首先發(fā)現(xiàn)。 奧斯特實驗表明通電導線周圍和永磁體周圍一樣都存在磁場.奧斯特實驗揭示了一個十分重要的本質(zhì)電流周圍存在磁場，電流是電荷定向運動產(chǎn)生的，所以通電導線周圍的磁場實質(zhì)上是運動電荷產(chǎn)生的。,奧斯特的實驗,17,在研究中，我們常常遇到研究對象為微小單元的問題，此時我們可以取小單位物理量為研究對象經(jīng)行研究，再對其積分，成為宏觀量。例如，取電流元作為研究單元可以實現(xiàn)微量元素的宏觀化。,畢奧-薩伐爾的研究課題,尋找電流元對磁極作用力的定量規(guī)律 認為電流對刺激的作用力是自然界的基本力 受奧斯特橫向力的影響，認為每一個電流元對磁極的作用力也垂直于導線與磁極構(gòu)成的平面,讓-巴蒂斯特畢奧,菲利克斯薩伐爾,類比是將一類事物的某些相同方面進行比較，以另一事物的正確或謬誤證明這一事物的正確或謬誤。這是運用類比推理形式進行論證的一種方法。,19,物理學發(fā)展中用到類比法的典型例子,20,磁場和電場一樣都是看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，磁場跟電場是否有相似的特性。電場對放入其中的電荷有力的作用及描述這一特性(電場強弱)的物理量電場強度，利用比值方法定義了電場強度EF/q。那么，通過實驗發(fā)現(xiàn)研究磁場和研究電場類似，若知道放在磁場任何一