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对称性与电磁学理论

引 害 所谓对称性,在几何上就是不变性即沿某轴旋转180“后能够完全重合,物理学上的规律在某种变换下的不变性,这就是物理学上的对称性. 自然界中许多体系往在具有某种对称性.这种涉及时空的对称性,例如空间的均匀性及各向同性的概念很早就为物理学家注意到了,并得到了许多有用的结果.如一块均匀的各向同性的固体的弹性系数只有两个是独立的,这就使弹性体力学的方程大为简化. 与经典力学相比,量子力学关于对称性的研究也不逊色.应用量子力学处理实际问题时能严格求解者甚少,往往要用各种近似方法,在这里如果能够找到体系的某种对称性就会使问题有不同程度的简化,有些很重要的结论不必严格求解薛定湾方程就可以得到等等. 总之,对称性在整个物理学中的作用是不可低估的,诚然,在电磁学中也不例外,本文就此对称性与电磁学理论的密切关系作一浅谈.1 对称性在电磁学理论教学中的作用 高斯定理和环路定理是电磁学的二个基本方程.在电磁学理论的教学中,特别在应用高斯定理和环路...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理与工程》2017年01期
物理与工程

电磁学理论教学与实验如何有效结合的思考

电磁学课程是高等学校物理学科专业的核心基础课,也是很多交叉学科必修的重要课程[1-3]。纵观电磁学理论的发展历程,电磁学毫无疑问是一门与实验紧密相关联的理论课程。在电磁学理论教学过程中,如果能够有效设计相关的实验,以配合电磁理论的教学,不仅有益于帮助学生构建起电磁学理论的知识体系,牢固掌握和应用相关知识,而且对激发学生的学习兴趣,促进学生创新思维能力的培养将非常有帮助[4,5]。因此,高校的电磁学主讲教师,深入思考电磁学的理论与实验教学如何有效有机结合,是非常有必要,也是非常重要的一件事情。笔者在多年电磁学教学过程中,对电磁学理论和实验教学有几点心得,写出来与大家分享,敬请批评指正,以期不断完善提高。1大学物理实验课程中电磁学实验与电磁学理论教学的统筹安排很多高校都有大学物理实验课,大学物理实验课程中的电磁学实验相关的内容最好与电磁学课程理论教学内容协调统筹设置和安排。为什么这样统筹规划要好呢?大家都知道,大学物理实验课程包含力...  (本文共4页) 阅读全文>>

《时代教育》2016年22期
时代教育

对称性原理在电磁学当中的运用分析

在人们内心当中,对称性对人的吸引力是极大的,人们往往都喜欢那些具备某种对称性的图案或者物体,而大自然本身也经常在人类所处的环境当中彰显出某种对称性,比如人类大部分建筑中均具有对称性美感,植物叶子具有的左右对称性,雪花具有的完美六角对称,晶体微观结构当中原子或者分子所具有的对称排列等[1]。在爱因斯坦提出狭义相对论以前,针对对称性的认知,大部分都是局限在直感事物几何层面,将其作为限制物理过程的可能性。现阶段,对称性理念已经发展成物理学当中关键的概念,成为指导物理学家进行物理定律研究的形式依据。1对称性原理概述对称性原理主要包含三个方面:其一,原因当中存在的对称性必定会在结果当中得以反映,结果所包含的对称性至少能够达到原因当中所存在的对称性;其二,结果当中存在的不对称性必定会在原因当中得以反映,原因所包含的不对称性至少能够达到结果当中所存在的不对称性;其三,在不存在唯一性的前提下,原因所包含的对称性必定能够反映在全部可能结构的集合,...  (本文共1页) 阅读全文>>

《科学中国人》2015年36期
科学中国人

电磁学理论

一、电磁学理论建立的回顾从最初的库伦定律到之后的麦克斯韦电磁场理论的建立,整个过程标志着物理理学第二次综合电磁学的发展完成,进而,标志着整个自认科学的发展带动整个人类科学的进步来到了一个新的文明时期,我们先回顾这段发展历程,从最初的试验探究开始,进行对实验结果的观察和分析,建立相应的理论模型,并再次通过反复的试验进行探究,由此可见实验在整个发展过程中起到至关重要的作用,同时不可忘记的是,前人对电磁学理论的建立作出的巨大贡献。电磁学作为一门科学科目,从发展初期,可以追溯到十三世纪的欧洲大陆,牛津大学对电磁学理论的建立扮演了一个开山鼻祖的角色。牛津大学的著名学者吉尔培根提出他的观点:“过去那种靠有名无实的权威和传统习惯来发表自己意见的人,算不得真正的学者,他们只能靠空洞的争辩来掩盖自己的愚昧和无知。”也正是他的这句话,影响了一批学者陆续进入实验室,摆脱了思辨的束缚,通过实际的动手操作来印证自己的观点。在这其中,皮埃尔-德-马里左特在...  (本文共1页) 阅读全文>>

《杭州师范学院学报(自然科学版)》1989年03期
杭州师范学院学报(自然科学版)

电磁学演示课刍议

电磁学灶研究物质的电磁运动的,比物质的机械运动和热运动形式更为复杂,理论也更为抽象。因此,在课堂理论教学中,应该经常穿插些电磁现象或过程的演示实验(以下简称演示),变抽象教学为形象教学,可以帮助学生更快更深刻地理解和掌握电磁学基本概念和基本原理。但是,课堂演示也有不足之处,为此,笔者按照教学内容和目的,演示的类型和方法,以及其他因素,把原来有些演示集中起来,并补充新的演示,编成若干个演示组,按组上演示课。 几年来的演示课教学实践证明,这样做法,不仅达到了课堂演示的教学目的,而且更大地发挥了演示的功能。同时,学生普遍反映,演示课的演示比课堂演示效果更好。1 电磁学演示课与课堂演示的优缺点比较 演示课是在某些课堂演示存在许多难以解决的问题情况下产生的。现在对两者比较一下,看前者的优点和后者存在的问题:1.1从可见度来看,课堂演示可见度小,而演示课的演示可见度大。 课堂教学的教室较大,学生人数多,而电磁学课堂演示用的仪器及设备,一般说...  (本文共6页) 阅读全文>>

《太原师范学院学报(自然科学版)》2003年04期
太原师范学院学报(自然科学版)

电磁学理论体系的探讨

电磁学是研究静止电荷、运动电荷及其基本规律的一门学科 .目前 ,国内外关于电磁学理论体系有不同的认识 .大致可以归纳为两大类 :一类是采用传统论述法 ,即从一些实验定律开始 ,逐步将其一般化 ,最后综合成麦克斯韦方程组的形式 ;另一类是采用公理论述法 ,一开始就给出麦克斯韦方程组 ,认定每一过程与一个实验定律相对应 ,在分析静态和时变的情况时 ,把它们作为一般化方程的特殊情况处理 .当然 ,任何一种体系都不是完美无缺的 ,但科学地分析电磁学的理论体系 ,对于合理地组织教学具有重要的作用 .因此 ,不断加深对电磁学理论体系的认识是十分必要的 .电磁学的建立 ,经历了由实践到理论 ,又由理论到实践的反复过程 ,在这个漫长的过程中 ,电磁学逐步形成了独特的理论体系 ,对此 ,可概括为以下几个方面 :1 两个公理1 .1 电荷守恒定律在任何物理过程中 ,电荷的代数和是守恒的 .它是讨论起电、感应、极化、电流以及位移电流的根据 ,不仅在一...  (本文共3页) 阅读全文>>