西南師範大學 電動力學 21講 Electrodynamics 簡體中文 普通話 DVD

電動力學是研究電磁現象的經典的動力學理論，它主要研究電磁場的基本屬性、運動規律以及電磁場和帶電物質的相互作用。
同所有的認識過程一樣，人類對電磁運動形態的認識，也是由特殊到一般、由現像到本質逐步深入的。人們對電磁現象的認識範圍，是從靜電、靜磁和似穩電流等特殊方面逐步擴大，直到一般的運動變化的過程。
在電磁學發展的早期，人們認識到帶電體之間以及磁極之間存在作用力，而作為描述這種作用力的一種手段而引入的"場"的概念，並未普遍地被人們接受為一種客觀的存在。現在人們已經認識清楚，電磁場是物質存在的一種形態，它可以和一切帶電物質相互作用，產生出各種電磁現象。電磁場本身的運動服從波動的規律。這種以波動形式運動變化的電磁場稱為電磁波。
電動力學的任務就是闡述電磁場及與物質相互作用的各個特殊範圍內的實驗定律，並在此基礎上闡明電磁現象的本質和它的一般規律，以及運用這些規律定量地處理各種電磁問題、研究各種電磁過程。
電動力學中解釋電磁現象的基本規律的理論，是19世紀偉大的物理學家麥克斯韋建立的方程組。麥克斯韋方程組是在庫侖定律(適用於靜電)、畢奧-薩伐爾定律和法拉第電磁感應定律等實驗定律的基礎上建立起來的。通過提取上述實驗定律中帶普遍性的因素，並根據電荷守恆定律引入位移電流，就可以導出麥克斯韋方程組。在物理上，麥克斯韋方程組其實就是電磁場的運動方程，它在電動力學中佔有重要的地位。
另一個基本的規律就是電荷守恆定律，它的內容是：一個封閉系統的總電荷不隨時間改變。近代的實驗表明，不僅在一般的物理過程、化學反應過程和原子核反應過程中電荷是守恆的，就是在基本粒子轉化的過程中，電荷也是守恆的。
麥克斯韋方程組給出了電磁場運動變化的規律，包括電荷電流對電磁場的作用。對於電磁場對電荷電流的作用，則是由洛倫茲工是給出的。將麥克斯韋方程組、洛倫茲裡公式和帶電體的力學運動方程聯立起來，就可以完全確定電磁場和帶電體的運動變化。因此，麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式構成了描述電磁場運動和電磁作用普遍規律的完整體系。
在電磁場的作用下，靜止的媒質中一般可能發生三種過程：極化、磁化和傳導。這些過程都會使媒質中出現宏觀電流。極化和磁化的公式的另一個重要限制是不能應用於鐵電和鐵磁情況。鐵磁質是常用的磁性媒質之一。另外，在強場情況，即使普通的媒質，也會出現非線性現象。當電場超過一定限值時，電介質甚至會被擊穿。電磁波在各向異性介質中傳播時，常會發生一些複雜的現象，如雙折射等。
在電動力學中，處理有媒質的電磁問題時，需要將麥克斯韋方程組和媒質的本構方程聯立起來求解。對上面提到的那些特殊情況，鬚根據其本構方程作特殊研究，其中有的方面甚至發展成為電動力學的專門分支。
在媒質運動的情況，不僅媒質中還會出現新類型的電荷電流，媒質的電磁性質也會不同。此外，由於電磁場還對媒質產生有質動力，媒質的力學運動將和其中的電荷電流以及電磁場的運動變化互相影響，有時可以形成十分複雜的狀態，這種情況在等離子體中常常見到。
電動力學中求解的問題相當廣泛，如求解靜電場和靜磁場的分佈，媒質在靜電場或靜磁場中所受的力，電磁波的輻射和傳播，帶電粒子在電磁場中的運動，電磁波和媒質的相互作用甚至媒質的運動等。另外，狹義相對論的提出與電動力學的研究有密切的關係，其內容中還包括電磁場在不同參照系中的變換關係，所以也常常放在電動力學中討論。
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