電動力學在物理學課程中的地位和作用

張賀

摘 要：電動力學是一門悠久的學科是在電磁學的基礎上結合物理學理論組成的重要發展學科，電動力學是結合物理學以及其它相關專業的現代化理論教學基礎科目學科。本文是以學科的角度出發，深入探討電動力學，以此角度出發說明電動力學占據物理學課程的重要一席之地，同時探究電動力學在物理學課程中的地位和作用。

關鍵詞：電動力學；電磁場物理學；麥克斯韋方程組

1.認識電動力學的學科性質

在物理學課程中有一個經典的動力學理論是電動力學，主要研究方向是研究電磁現象，電磁場基本的屬性、狹義相對論、運動的規律、電磁場以及帶電物質的相互作用均作為主要研究的范圍。在科學以及生產領域內，有很多電磁場相關的技術難點，比方說等離子體、天體物理、粒子加速器以及凝聚態物理等，全部都包含電磁場的理論問題。在迅速變化的情形下，電磁波是電磁場的一種存在形式。它的應用非常廣泛其中包括無線電波、熱輻射、光波、X射線和射線等等，這些都是電磁波的不同波長表現，這些現象都有著共同的規律。綜上所訴，掌握電磁場的基本理論是有及重大意義的對于生產和科學實驗。在十八世紀中期以后，在工業革命的大背景下，人類展開了對自然科學的探索和實驗，因此電磁學得才可以高速的發展。人類在認識電現象與磁現象之間發現了微妙的聯系，從而使電動力學推向新的高度。在1820年，奧斯特提出電流的磁效應理論。在1831年，電磁感應定律被法拉第提出，并首次一個概念叫做叫做場。發展到目前，電現象和磁現象已經不是單獨的存在，人類開始將他們作為統一的整體來理解，總結以上的理論得出電磁場普遍規律。1864年，麥克斯韋總結以上理論，把電磁規律命名為麥克斯韋方程組，并且使用理論的支持下預言了電磁波的真實存在。這一理論的誕生，使電磁波出現在人們的視野中，使近現代無線電技術形成深遠影響，被大眾普及。電磁場理論的豐富，使人們對電磁場有著更深一層次的理解，在此豐富了電動力學的理論。在歷經多世紀的發展過程中，人們對經典力學與電磁現象之間的關系以及觀點進行研究，從而發現矛盾，人們從根本解決的矛盾過程中，促使新時空觀出現在人們的視野中，狹義相對論就是在此時誕生，電動力學在這一理論基礎上走向成熟發展。

2.明確電動力學在物理學課程中的地位

電動力學課程在物理學課程中的地位，要先了解一些屬于物理學的知識脈絡。物理學是一項科學，主要研究物質結構和相互作用還有物質運動規律。物質的結構可以按照線度大小劃分為微觀領域的原子、原子核與“基本”粒子、宏觀領域的各類物體以及宇觀領域中的各種天體；在表現形式上可以劃分為實物與場。機械運動、熱運動、電磁運動以及微觀粒子的運動是最基本、最普遍的運動形式。以上的內容都是物理學的研究對象和內容。由于研究內容和對象不同，現在可以把物理學劃分五種，其中包括成熟的基本理論，即經典力學、熱力學與統計物理、經典電磁場理論、相對論以及量子力學。以上兩種主要適用于物質處在宏觀低速（v《c）運動的情況，第三、四種主要適用于物質處在宏觀高速（v→c或v=c）運動的情況，適用于物質處在微觀低速運動的情況是上訴的第五類，量子場論研究是建立在這幾種基本理論基礎上，是一種規律：物質處在微觀高速狀態下，現在正在高速的發展當中。第一種是上訴五種基本理論中第一種發展最早，在十七世紀末逐漸走向成熟，而第二、三種均是在十九世紀后半段時間逐漸成熟，而第四、五種則是較晚得到發展，被提出來的是在二十世紀初，并且迅速得到發展才發展為現代物理學的兩大支柱。電動力學在經理學中是有重要的存在。

電動力學對人類社會的進步都起著重要的推動作用。電動力學推動了電機和無線電信工程的發展，讓人類進入了到電能應用的這就是第三次工業革命時代。相對論和量子力學加深了對原子、原子核的認識，在此基礎上人類社會進入了核能以及其它許多新技術的時代。相信未來的電動力學將會給人類社會帶來更巨大的影響。

3.電動力學對學習物理學課程的作用

電動力學對學習物理課程中的作用在于能夠了解磁場內在的基本發展規律，能夠深刻地認識電磁場的相關內涵與空間之間的聯系，這其中的基本能力是能夠解決生活中的一些常見物理現象所帶來的基本問題，也是解決未來實際問題的理論依據。通過學習狹義相對論與電磁場運動規律，能夠明白事物的物質性幫助人們體會哲學，申辯明理，加深對唯物主義世界觀的認識。電動力學作為電磁學的后續課程，它屬于理論，是在物理范疇之內是以麥克斯韋方程組、洛倫茲力公式和物質的電磁性質方程為出發點的基本學科。能夠討論空間與新時空之間的必然聯系，從而發現物質的運動規律，電動力學適用于應用復雜的數學微分方程，能夠精準地解決電信技術出現的相關問題。

4.結語

電動力學是屬于應用物理學的范疇，是物理學專業中開設的一門專業的理論物理學課程，這也是最具代表的四大力學課程，電動力學的發展，在我國主要辦學目的是為了培養創新型應用型高素質的人才。基于從電動力學學科角度出發，橫觀縱觀查看電動力學在物理學科中的地位和作用，從學科與教學的角度出發，結合現代化教學理論，從而探究電動力學的教育思想和教學體系及與物理學科的相對關系，為物理學科發展提供借鑒與幫助。

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