大學(xué)物理論文3000字

　　導語(yǔ)：回顧電磁學(xué)的歷史，是很有趣的。一直到十八世紀中，電磁似乎只是一種新奇的玩具──科學(xué)與藝術(shù)一樣，起步時(shí)都有游戲性質(zhì)──但到了后來(lái)，其產(chǎn)生的結果，竟然改造了世界。下面由小編為您整理出的大學(xué)物理論文3000字內容，一起來(lái)看看吧。

　　摘要：電磁運動(dòng)是物質(zhì)的又一種基本運動(dòng)形式，電磁相互作用是自然界已知的四種基本相互作用之一，也是人們認識得較深入的一種相互作用。在日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，在對物質(zhì)結構的深入認識過(guò)程中，都要涉及電磁運動(dòng)。因此，理解和掌握電磁運動(dòng)的基本規律，在理論上和實(shí)際上都有及其重要的意義，這也就是我們所說(shuō)的電磁學(xué)。

　　關(guān)鍵詞：電磁學(xué)，電磁運動(dòng)

　　1. 庫倫定律

　　17xx年法國物理學(xué)家庫倫用扭秤實(shí)驗測定了兩個(gè)帶電球體之間的相互作用的電力。庫倫在實(shí)驗的基礎上提出了兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用的規律，即庫侖定律：

　　在真空中，兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，其大小和他們電荷的乘積成正比，與他們之間距離的二次方成反比;作用的方向沿著(zhù)亮點(diǎn)電荷的連線(xiàn)，同號電荷相斥，異號電荷相吸。

　　這是電學(xué)以數學(xué)描述的第一步。此定律用到了牛頓之力的觀(guān)念。這成為了牛頓力學(xué)中一種新的力。與駑鈍萬(wàn)有引力有相同之處。此定律成了電磁學(xué)的基礎，如今所有電磁學(xué)，第一必須學(xué)它。這也是電荷單位的來(lái)源。

　　因此，雖然庫倫定律描述電荷靜止時(shí)的狀態(tài)十分精準，單獨的庫倫定律卻不容易，以靜電效應為主的復印機，靜電除塵、靜電喇叭等，發(fā)明年代也在1960以后，距庫倫定律之發(fā)現幾乎近兩百年。我們現在用的電器，絕大部份都靠電流，而沒(méi)有電荷(甚至接地以免產(chǎn)生多余電荷)。也就是說(shuō)，正負電仍是抵消，但相互移動(dòng)。──河中沒(méi)水，不可能有水流;但電線(xiàn)中電荷為零，卻仍然可以有電流!

　　2.安培定律

　　法國物理學(xué)家安培(Andre Marie Ampere, 1775-1836)提出：所有磁性的來(lái)源，或許就是電流。他在18xx年，聽(tīng)到奧斯特實(shí)驗結果之后，兩個(gè)星期之內，便開(kāi)始實(shí)驗。五個(gè)月內，便證明了兩根通電的導線(xiàn)之間也有吸力或斥力。這就是電磁學(xué)中第二個(gè)最重要的定理“安培定律”：

　　兩根平行的長(cháng)直導線(xiàn)中皆有電流，若電流方向相同，則相吸引。反之，則相斥。力之大小與兩線(xiàn)之間距離成反比，與電流之大小成正比。

　　以后，安培又證實(shí)了通了電流的筒狀線(xiàn)圈之磁性，與磁鐵棒完全一樣。故他提出假說(shuō)：物質(zhì)之磁性，皆是由物質(zhì)內的電流而引起的。這使磁性成為電流的生成物──他后來(lái)被譽(yù)為“電磁學(xué)”的始祖(電與磁從此在物理中是分不開(kāi)的)。他的名字，也成了電流的單位。

　　安培這個(gè)發(fā)現，在應用上極為重要。它提出了用電流而發(fā)出動(dòng)力，使物體動(dòng)起來(lái)的方法，準確而可靠。因此，它是電流計(以及各種電表)、電馬達、電報，電話(huà)之原理。特別是電報，在18xx年以后就成了新興事業(yè)，大賺其錢(qián)。

　　安培定律之后，電磁學(xué)理論與應用之發(fā)展可以說(shuō)是風(fēng)起云涌。

　　3.法拉第定律

　　法拉第早年是達維(18xx年發(fā)現金屬鈉和鉀)的助手，他對電解有很周密的研究。他發(fā)現了通電量與分解量有一定的關(guān)系，并且與被分解的元素之原子量有一定的關(guān)系。由此，可以大致導致兩個(gè)結論：

　　(1) 每個(gè)原子中有一定的電含量。

　　(2)原子在化合時(shí)，這些電量起了作用，而通電可使化合物分解。因此，牛頓尋求的分子中的化合之力，必與電有關(guān)。此想法在18xx年由達維提出，法拉第進(jìn)一步加以驗證，至今尚是正確的。

　　牛頓的萬(wàn)有引力定律提出之初，受到很多質(zhì)疑。其中之一是：很多人認為，兩個(gè)相距遙遠的物體，無(wú)所媒介，而相互牽引，是不可置信的。但是由于萬(wàn)有引力之大獲成功，這種超距力的概念，不久便被普遍接受了。電磁學(xué)中的庫倫、安培等力之觀(guān)念，起始時(shí)亦是這種超距力。

　　在牛頓前一百年的英國人吉伯特是伊利莎白一世的御醫。他的一本”論磁” 是有系統地研究電磁現象的第一本書(shū)(大部份說(shuō)磁，因其在當時(shí)比較有用)，其重要性是揚棄了磁性之神秘色彩，以一種客觀(guān)的自然現象來(lái)描述之。吉伯特的“論磁”中曾提出’力線(xiàn)’的觀(guān)念。這就是說(shuō)：磁性物質(zhì)發(fā)出一種‘力線(xiàn)’，其它磁性物質(zhì)遇到了這‘力線(xiàn)’便受到力之作用。這樣就避過(guò)了‘超距力’的‘反直覺(jué)’。

　　(a)力線(xiàn)不斷、不裂、不交叉打結，但可以有起頭與終止。例如：電場(chǎng)之力線(xiàn)由正電荷發(fā)出，由負電荷接受。力線(xiàn)的數量與電荷之大小成正比。

　　(b)力線(xiàn)像有彈性的線(xiàn)，在空中互相排斥又盡量緊繃。其密度與施力之大小成正比。

　　(c)力線(xiàn)有方向性，電力線(xiàn)的方向是對正電荷的施力方向(負電受力方向相反)，在磁力線(xiàn)是對‘磁北極’的施力方向。

　　法拉第則更進(jìn)一步，提出了場(chǎng)的概念：空中任意一點(diǎn)，雖然空無(wú)一物，但有電場(chǎng)或磁場(chǎng)之存在，這種場(chǎng)可使帶電或帶磁之物質(zhì)受力。而’力線(xiàn)’則是表現‘場(chǎng)’的一種方式。但是，法拉第的‘場(chǎng)’觀(guān)念，當時(shí)也受到強烈的質(zhì)疑與反對。最重要的理由是這觀(guān)念不及‘超距力’之精確。把‘場(chǎng)’觀(guān)念精確化，數學(xué)化的是后來(lái)的麥克斯韋。

　　法拉第發(fā)現，一個(gè)移動(dòng)的磁鐵或通了電流的筒狀線(xiàn)圈，也可以使附近的線(xiàn)圈中，產(chǎn)生感應電流──這就是電磁學(xué)中第三個(gè)最重要的法拉第定律。

　　這個(gè)定律與庫倫、安培都不同;它是動(dòng)態(tài)的。第一線(xiàn)圈中的電流變化越快，第二線(xiàn)圈中的電流越大�；虼盆F、有電流的筒狀線(xiàn)圈，移動(dòng)得越快，第二線(xiàn)圈中的電流也越大。這就是發(fā)電機的原理。

　　4.麥克斯韋電磁理論

　　與法拉第之實(shí)驗天才對比，麥克斯韋則是長(cháng)于數學(xué)的理論物理學(xué)家的典型。他生于蘇格蘭的一個(gè)小康之家。自幼便充份顯示了數學(xué)之才能。他先在阿伯丁大學(xué)任教，以后轉往劍橋。在物理中，今日麥克斯威之重要性，幾可與牛頓、愛(ài)因斯坦等量齊觀(guān)。但生前，麥克斯威并不受其故鄉蘇格蘭之歡迎。他在劍橋大學(xué)則受到重用。

　　他在18xx年，發(fā)表了《法拉第之力線(xiàn)》一文，受到將退休的法拉第的鼓勵。18xx年，他由理論推導出：電場(chǎng)變化時(shí)，也會(huì )感應出磁場(chǎng)。這與法拉第的電感定律相對而相成，合稱(chēng)電磁交感。此后他出版了《電磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)理論》，《電磁論》，其重要性可以與牛頓的《自然哲學(xué)的數學(xué)原理》相提并論。

　　通過(guò)了數學(xué)中的向量分析，麥克斯韋寫(xiě)下了著(zhù)名的麥克斯威方程式，不但完整而精確地描述了所有的已知電磁場(chǎng)之現象，而且有新的預言。其中最重要的是電磁波：

　　(1)由于電磁交感，故電磁場(chǎng)可以在真空中以波的形式傳遞。

　　(2)計算之結果，這波之速度與光速一致，故光是一種可見(jiàn)的電磁波。

　　(3)這種波亦攜帶能量、動(dòng)量等，并且遵從守恒律。

　　“光是一種電磁波!”這句話(huà)現在是常識，在當年則駭人聽(tīng)聞。麥克斯韋只靠紙上談兵，就做大膽宣言，也難怪當年根本不信有電磁波的人居多。但他自己卻信心滿(mǎn)滿(mǎn)。有人告訴他有關(guān)的實(shí)驗結果，不完全成功，他毫不在意。他有信心他的理論一定是對的。──以后的理論物理學(xué)家很多人就學(xué)了他這種態(tài)度。

　　德國人赫茲是第一個(gè)在實(shí)驗室中證明電磁波存在的人。他先把麥克斯韋的電磁學(xué)改寫(xiě)成今天常見(jiàn)的形式。然后在1886-18xx年，做了一系列的實(shí)驗，不但證明電磁波存在，而且與光有相同波速，并有反射、折射等現象，也對電磁波性質(zhì)(波長(cháng)、頻率)定量測定。當然，也同時(shí)發(fā)展出發(fā)射、接收電磁波的方法──這是所有無(wú)線(xiàn)通訊的始祖。

　　5.總結

　　麥克斯威的電磁理論，成為現在理工科的學(xué)生都要修的電磁學(xué)。簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，電磁學(xué)核心只有四個(gè)部分：庫倫定律、安培定律、法拉第定律與麥克斯威方程式。并且順序也一定如此。這可以說(shuō)與電磁學(xué)的歷史發(fā)展平行。其原因也不難想見(jiàn);沒(méi)有庫倫定律對電荷的觀(guān)念，安培定律中的電流就不容易說(shuō)清楚。不理解法拉第的磁感生電，也很難了解麥克斯威的電磁交感。

　　這套電磁理論，在物理學(xué)中，是與牛頓力學(xué)分庭抗禮的古典理論之一。如果以應用之廣，經(jīng)濟價(jià)值之大而言，猶在牛頓力學(xué)之上。但也不能忘記，如果沒(méi)有牛頓力學(xué)中力之概念，電磁學(xué)也發(fā)生不了。電磁學(xué)中的各定律，也無(wú)法理解。因此，普通物理中，也必然先教力學(xué)再教電磁。

　　力學(xué)與電磁學(xué)被稱(chēng)為古典理論有兩層意思：(1)它可以自圓其說(shuō)，沒(méi)有內在的矛盾。(2)但是到了廿世紀量子理論確立后，它們被修改了。力學(xué)后來(lái)被修改為量子力學(xué)，電磁學(xué)被修改為量子電動(dòng)力學(xué)。然而，在原子之外，這兩個(gè)古典理論仍是非常精確，故理工學(xué)生仍然不得不學(xué)它們。

　　回顧電磁學(xué)的歷史，是很有趣的。一直到十八世紀中，電磁似乎只是一種新奇的玩具──科學(xué)與藝術(shù)一樣，起步時(shí)都有游戲性質(zhì)──但到了后來(lái)，其產(chǎn)生的結果，竟然改造了世界。當然，并不是所有科學(xué)工作都有這樣大的威力。也有些科學(xué)的成果令人不敢恭維。然而，科學(xué)有這樣的可能，卻是我們不得不重視科學(xué)研究的終極原因。

　　參考文獻

　　1.倪光炯，李洪芳，近代物理，上�？茖W(xué)技術(shù)出版社，(1979)，393.

　　2. 人民教育出版社物理室編，高級中學(xué)課本，物理(第二冊)，人民教育出版社，(19xx年第二版)，266.

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