本節(jié)講授緒論一．電磁學的研究對象是什么？1.物質(zhì)與運動

茫茫玉宇，寥廓江天，淪海桑田，巍巍山巒，仰望天空，斗轉(zhuǎn)星移，俯察大地，聲熱光電，這就是展現(xiàn)在我們面前的世界，一個永恒無限而又變化的世界。對于這個世界的探索,可能永遠也不會完全清楚，但卻會越來越清楚。世界是物質(zhì)的。

日月星辰、原子電子、固液氣體是物質(zhì)，電場、磁場、重力場、引力場也是物質(zhì)，物質(zhì)是標志客觀實在的，世界上形形色色的事物只要是客觀的實在，都稱之為物質(zhì)。

經(jīng)過千百萬年來的探索,人們越來越清楚的認識到:

運動是物質(zhì)的基本屬性，它包括宇宙中發(fā)生的一切變化和過程，從簡單的位置變化直到思維。

一切物質(zhì)都在運動著。相對位置的變化是運動，熱量的傳遞是運動，電磁傳播是運動，化學過程、生物過程也是運動。沒有運動的物質(zhì)和沒有物質(zhì)的運動同樣是不可想象的，運動和物質(zhì)是不可分割的，是普遍的、絕對的。例如:例如打雷閃電地球極光地球的自轉(zhuǎn)質(zhì)點帶電粒子在均勻磁場中的運動帶電粒子在非均勻磁場中運動電磁波的傳播衛(wèi)星的飛行火箭的發(fā)射

電磁學像力學和熱學一樣，是一門系統(tǒng)性邏輯性很強的理論體系。但它不像力學中的質(zhì)點和剛體那樣離散孤立，而是分布在空間的矢量場；在數(shù)學工具上，它除了用微積分計算外，還常用到矢量分析；在研究方法上，它總是由真空到介質(zhì)，由不變場到變化場。

的順序，對電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律予以介紹。本書將按靜電場靜電場中的導(dǎo)體靜電場中的介質(zhì)穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒磁場電磁感應(yīng)磁場中的介質(zhì)電磁場和電磁波2.電磁學的研究對象

電磁學的知識和應(yīng)用范圍極其廣泛，人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識，對固液氣體的彈性、摩擦生熱，對光本質(zhì)的研究等等，都是以電磁相互作用為基礎(chǔ)。在人們的生產(chǎn)、生活和工程技術(shù)諸方面，由于電能容易獲得又易于轉(zhuǎn)換和使用，便于傳輸又有極高的效率，因此被廣泛應(yīng)用在動力、通訊、測量等各個領(lǐng)域，成為電工學、電化學、無線電學、自動控制學、遙感遙測學、電視學等理工科一門十分重要的基礎(chǔ)課。

電磁學就是研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律以及物質(zhì)的電學和磁學性質(zhì)的科學。

(1)世界是物質(zhì)的，電磁學就是研究物質(zhì)世界電磁現(xiàn)象的最基本最普遍規(guī)律的科學，用著名科學家李政道的話說，“物理，物理，萬物之理”。我們要認識這個世界，改造這個世界，就要弄清構(gòu)成這個世界的萬物之理，就要學好電磁學以及物理科學。二.一定要學好電磁學(2)由于電磁學研究的是物質(zhì)電磁運動的最基本最普遍的規(guī)律，而這些運動又普遍存在于其它一切復(fù)雜運動(如天體運動、天氣變化、生物成長等)之中。

所以電磁學是理、工、農(nóng)、醫(yī)等所有自然科學技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課之一，也是文、史、哲，特別是哲學研究的一門十分重要的相關(guān)學科。(3)電磁學的研究和發(fā)展為其它科學技術(shù)提供了一種最好的研究范例和方法。

它的歸納方法、實驗方法、用數(shù)學嚴密表示理論的方法等，已廣泛應(yīng)用于化學、生物、地質(zhì)、地理等科學的研究之中，它的唯物觀點、辯證觀點、相對性觀點等已為其它自然科學和哲學、史學、經(jīng)濟學等所借鑒。(4)電磁學的發(fā)展使人類進入到了電氣化時代。17、18世紀牛頓力學和熱力學的建立，促進了蒸汽機機械的大發(fā)展，引發(fā)了第一次工業(yè)革命，使人類進入到機械化時代。

而19世紀電磁理論的建立，從而發(fā)明了電動機、發(fā)電機、電燈、電話、無線電等，引發(fā)了第二次工業(yè)革命，使人類進入到電氣化時代，20世紀相對論和量子力學的建立，從而發(fā)現(xiàn)了核能和半導(dǎo)體，發(fā)明了計算機、激光等，引發(fā)了第三次工業(yè)革命，使人類進入到原子能和計算機時代。下一個時代是什么?有人說是信息時代，有人說是生物時代，也有人說是光子時代，但無論是哪種時代，其基礎(chǔ)學科無可辯駁地仍然是物理學,仍然與電磁學相關(guān)。

因為這門課程同學們早已接觸過。如果我們將整個物理學按高低層次劃分，則中學所學習的物理可稱為初等物理，大學所學習的物理可稱為高等物理，高等物理又分為普通物理學和理論物理學兩部分。物理專業(yè)的學生在低年級一般學習普通物理學，到高年級和研究生階段才學習理論物理學,普通物理學的大多數(shù)概念在中學已接觸過，所以電磁學也并不很難學。②中學一般是通過實驗直接得出結(jié)論，而現(xiàn)在更注重理論推導(dǎo)；(5)電磁學也很好學。與中學的區(qū)別只是：①中學所學的物理量大多是常量，而現(xiàn)在一般是變量；③中學所用的數(shù)學工具都是初等數(shù)學，而現(xiàn)在要進一步應(yīng)用高等數(shù)學知識。

例如：在中學時電荷的運動方向與磁場垂直，洛侖茲力F=qvB

。而現(xiàn)在，電荷的運動方向與磁場方向一般不垂直，夾一定角，如圖所示，洛侖茲力大小：所以洛侖茲力洛侖茲力方向：的方向ε＝lvB只是特例ε＝lvB

又如，導(dǎo)體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，中學時為

但現(xiàn)在，一般情況下，磁場不均勻,導(dǎo)線在磁場中運動時各部分的速度也可以不同，l,v

和B

也不一定相互垂直，這時運動導(dǎo)線內(nèi)總的動生電動勢就為三.電磁學的學習和研究方法電磁學的學習研究方法就是“實踐——理論——再實踐”認識論的方法，就是通過觀察、實驗、抽象、假設(shè)，從而得出定律定理，然后再通過實踐予以檢驗以決定其是否成立。觀察是科學研究的開始，但觀察往往帶有片面性，例如人們觀察到的“重物比輕物下降得快”就是如此。實驗是電磁學研究的基本方法，它是在人為的設(shè)計下，對復(fù)雜的條件加以簡化和取舍，突出主要因素，以便得出特定條件下的準確結(jié)果。物理學是一門實驗科學，它不像數(shù)學那樣可以不需要實驗室而關(guān)在房子里自學自研，可以不需要自然界鑒別真?zhèn)味灰壿嬌献郧⒕托?。而電磁學，都是要建立在感性認識、觀察實驗、比較歸納、邏輯理解等上面。

對實驗事實的分析總結(jié)就是物理定律，它在一定條件下一定程度上反映了物理實際的規(guī)律。通過許多不同而相互關(guān)聯(lián)現(xiàn)象的研究，從一些定律中經(jīng)過更為廣泛的歸納概括，就得到了系統(tǒng)化的電磁理論。電磁理論是要接受實踐檢驗的，作為理論，往往是從少數(shù)幾個原理或定律出發(fā)得出的，但上升為理論后就要能夠解釋較多的現(xiàn)象和預(yù)言一些未知的現(xiàn)象。例如麥克斯韋電磁場理論，它雖然只是從一些電磁定律中總結(jié)出來的，但它對各種電磁現(xiàn)象都能解釋，且預(yù)言到電磁波的存在，實踐證明它的預(yù)言是成立的，這就進一步檢驗出麥克斯韋電磁理論的正確性。若果實踐檢驗所建立的假設(shè)或理論不成立，那就要重新考慮修正或否定，然后再檢驗，以求理論的正確。

當然，任何定律定理都是有條件的，都是在一定條件下的相對真理。世界上就沒有絕對的真理，絕對的真理只是個極限，所有的真理只能向著絕對真理這個極限逼近而永遠不可到達，我們在學習任何定律定理時，都要注意它適用的范圍和條件。要學好電磁學，還要有堅實的數(shù)學基礎(chǔ)。因為幾乎所有的電磁學定律都是有數(shù)學表達式的，在