电磁学/电动力学思维导图

U797597309

2025-05-02

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展神经核

电磁学的发展

高斯定律

电磁学/电动力学内容详述

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思维导图大纲

引言

工作语言

变迁

拉丁语→德语（法语）→英语

使用外语原因

避免翻译歧义（所有人）

方便阅读外文文献（中学以上）

方便查找外文文献（大学以上）

正确对待母语

物理学特性

原理性学问

经典力学

最少动作原理

热力学

卡诺原理

相对论

相对性原理

规范场论

规范原理

构造性学问

电磁学/电动力学

量子力学

电动力学的困惑

原意的曲解

混乱的单位制、记号、表达形式

复杂的数学公式

多样的物理量

电: D, E, P

磁：B, H, M

模糊的概念

电现象与磁现象

电

电概念的关键年份

Electeicity（电）

W.Gilbert(1600)

Electric（电的）

T.Browne(1640)

Electrodynamics（电—动力学）

A-M.Ampere(1862)

Electron（电子）

G.J.Stoney(1897)

Quantum Electrodynamics（量子电动力学）

P.A.M.Dirac(1927)

电相关名称的演变

电有极

摩擦带电

磁

磁的发现

牧羊人假说

磁铁有磁的原因

大自然的馈赠

中国先贤注意并命名磁现象

磁的用途

指南针等仪器

除原理外注意相关各项指标

中西方对磁运用的技巧

静电学与静磁学

静电学

由于吸引作用而建立

次方反比，作用明显

产生并留存电

硫磺带电

静电发生器

一分为二的哲学：摩擦起电与储存电

热机

机翼和螺旋桨

CCD

电流

电是流体？

莱顿瓶

电容

探究电荷本质

Electroscope → Electrometer

库仑扭秤

探究点的相互作用

验电计

电流秤

开尔文

精确电测量

居里夫妇和亚克.居里改造测量放射性

雷电是不是电

富兰克林

平方反比率

库仑定律（1785）:

1. q的相互作用：q x q

2. 随距离衰减：三维空间用平方

3. 比例系数：4π（球面）

电荷的高斯方程：

物理学第零定律：物理空间是三维的

势理论

拉普拉斯方程

泊松方程

格林函数方法

异性相吸同性相斥

有限度

电中性

马德隆势

静电势计算

泊松方程

电势确定：狄里拆利边界条件

电场强度确定：黎曼边界条件

黎曼磁矢势

镜像法

有限元法

冯康

外电场势能

类泰勒展开：总电荷项偶极矩项四极矩项

偶矩矩：水的反常

电位移 D

静磁学

磁矩

缺乏新磁源

电磁学

电流的磁效应

电流的磁效应 ——奥斯特（1820）

同向平行电流导线相吸，异向相斥—安培（1820）

毕奥—萨法尔定律（1820）

电动力学初步

两相同电流间相互作用力与电流平方成正比

洛伦兹力

毕奥-萨法尔定律可一分为二

∇•B=0 证明矢量有自由度即规范自由度

量子场论、规范场论

产生磁矢量并与电势共同组成四矢量，进入电磁场的相对论

静电场D、E，磁场H、B 两套方程

法拉第的发现

"力线"、"电磁场"

从电化学的比例问题提出电原子

电磁感应

楞次定律

电动机—发电机

互反性

继电器

普通电磁学的数学问题

电磁学的数学

物理量的数学特征

标量，矢量，张量

粒子的标签

质量m，电荷q，自旋s

电磁场的物理量

电势φ，磁矢势A，电场强度E, 电位移D，磁通量密度 B，磁场强度H，介电常数ε，介磁常数μ，电磁场张量 Fuv

运动学的物理量

位移∆r，速度v，加速度a，力F

微分运算符号

哈密顿与电磁学语言

四元数

描述三维空间的转动

点乘叉乘同时

矢量vector

线的代数

微分算符 ∇（Nabla）

物理中内积和外积总是同时出现

电磁学的发展

高斯定律

高斯磁定律

法拉第感应定律

安培环路定理

电位移

电荷的连续型方程

介质电磁学的流体类比

磁力线B，电力线D，同不可压缩流的速度相类比

电介质与介电常数

电磁场的能量密度与能流

一个场体系的能量等于将其建立起来所做的的功

B与H的关系

电动力学

电动力学的结构

麦克斯韦方程组

因为安培环路定理与连续性方程不自洽修改形成

不得不说的问题

1.采用的单位制的不同；

麦克斯韦方程

2.考虑或不考虑介质、源的情形；

3.一些项放在等号哪一侧的不同：

4.积分或微分表示的不同；

5.采用宏观量还是微观量的不同：

6.使用数学语言的不同（矢量、张量、几何代数、时空几何..)：

7.放置顺序的不同；

8.四个物理量角色认识与关联的不同：等等

洛伦兹力 f=q（E+vxB)

电荷面对电场 f=qE

电流面对磁场 f=IlB

电荷面对磁场 f=qvxB

经典电动力学框架理论

麦克斯韦方程组

连续性方程

洛伦兹力

光速没有参照系

对超距作用的疑心

对电磁学的认识：不是流体力学也不是固体力学

电磁波的发现

赫兹的电火花实验

电报的雏形

石英玻璃罩下电火花易行成—光电效应

电磁辐射

天线设计

电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用都能发光暗示可以统一

切伦科夫辐射

塔姆：理论推导

电磁场的对称性

麦克斯韦方程组

时间反演对称性

空间反射和反演对称性

空间转动对称性

E、H电磁量对偶对称性

规范自由度

电动力学的张量表示

电磁张量：三个分量的电场和三个分量的磁场的反对称矩阵

雅可比恒等式

时空几何下的电动力学

Clifford代数

法拉第二矢量

电流的四矢量方程—麦克斯韦方程

量子电动力学

场与粒子

场

引力场

静电场

电磁场

量子化

在电磁场上运用量子力学

量子力学

quantel（黎曼 1859）

正则量子化（约当 1925）

薛定谔方程（薛定谔 1926）

电子和电磁场的相互作用方程（泡利 1927）

量子电动力学（狄拉克 1927）

量子力学的相对论方程（狄拉克 1928）

量子化

电磁场的量子化

磁矢势傅里叶分析引入谐振子量子化（狄拉克）

直接谐振子量子化会导致发散

希尔伯特空间的形式

电荷场、电磁场及其相互作用的量子场论

拉格朗日量

协变微分

狄拉克电子的相对论方程和麦克斯韦经典方程相结合

理解电荷

磁矩量子化

结语

平行板上的诺贝尔奖

中学的电容器物理

电场强度

定义电容

储存能量

抽空的玻璃管电容

阴极射线

测定阴极射线荷质比 Lenard 1905

气体放电汤姆逊 1906

阴极射线轰击金箔

x射线伦琴 1901

光照时有更多阴极射线

光电效应爱因斯坦 1921

尖阴极放电子束

电子显微镜、扫描隧道显微镜 1986

充水银蒸气的玻璃管电容

能量量子化赫兹 1925

氢原子谱线

玻尔解释玻尔 1922

评价电磁学和电动力学？

模棱两可，但硕果累累

网友提问

电动力学属于力学还是动力学？

都不是，力的表述已经不属于物理学

给外星人发电磁信号需要的电动力学知识？

足够大能量的电源

会制作天线

不同的规范求解电磁场有什么本质区别，或者物理意义？

给人不同的角度看待问题

磁荷有物理实在吗，还是我们想象出来的物理模型？我们还没有找到真正的磁荷，是因为磁荷物理模型还不够好吗？

缺乏数学本质，破坏麦克斯韦方程组内在对称性

电子有没有电偶极矩？

持否定态度

电磁学思维脑图思维导图

浪野寻味ღ

2.51

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