麦克斯韦方程和洛伦兹力公式为基础的电磁理论;难点及解决办法

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难点及解决办法
难点及解决办法
（1）难点一：麦克斯韦方程和洛伦兹力公式为基础的电磁理论,是局域作用理论。通过建立散度方程和旋度方程表示的局域图像,以及洛伦兹力公式所表示的局域图像,帮助学生理解经典电磁理论的局域作用性质——某处的电荷电流只与该处的场直接发生作用，电场和磁场在某处的散度或旋度与该处的电荷电流密度有关，作为场源的电荷电流只直接激发其附近的场，场源之外的场通过电场与磁场的互相激发，形成电磁波并向远处传播。
（2）难点二：电磁场的物质性表现在它具有能量、动量和质量。经典电磁理论中两个基本场量E和B是时空的连续函数，作为一种物质形态，电磁场在空间中和介质内的分布是连续的，它以波的形式运动，电磁场的能量、能流和动量密度与基本场量的平方成正比。通过场对带电粒子加速使后者获得能量和动量的物理图像，帮助学生理解电磁场的能量密度、能流密度、动量密度和动量流密度概念及其含义，进而过度到光子的能量和动量。
（3）难点三：矢势的物理效应。通过A-B效应、超导体内的相干现象、皮帕德非局域修正，以及磁通量子化现象，引导学生理解矢势所具有客观的、非局域的物理效应。用势描写电磁场可以有很多选择,但在每一种规范下,对客观存在的电磁场,以及矢势对微观粒子相位的影响,保持不变。
（4）难点四：边值问题与求解依据。在有不同介质存在时，求解恒定电磁场分布和电磁波的传播，都是边值问题。通过建立界面上的电荷电流影响界面两边的电磁场的物理图像，帮助学生理解边值关系和边界条件在求解电磁场分布问题中的重要性。
（5）难点五：波的相速度和群速度。相位是描写波动状态的重要物理量，介质的电磁性质和边界条件，是影响相速度和群速度的决定因素。
（6）难点六：推迟势、似稳场和辐射场。对于辐射问题，达朗贝尔方程的解是推迟势，其中的相位因子反映了场点上波的状态变化滞后于辐射源振动状态的变化，根据辐射源到场点的距离r与波长l 的关系，引导学生理解近区的场有似稳性质，远区的场是横向辐射场(TEM波).
（7）难点七：狭义相对论的时空理论。通过旧时空理论在解释电磁现象和高速运动中遇到的困难，帮助学生理解相对论“光速不变原理”、“相对性原理”和“间隔不变性”；以高速运动粒子的寿命和相对论多普勒效应等实验事实，帮助学生理解狭义相对论的时空观。
（8）难点八：相对论力学方程。根据相对论协变性要求，构造四维协变矢量——四维速度、四维动量和四维力，把经典力学方程修改为四维协变形式，由此导出相对论质量、动量和能量表达式和质能关系。通过已被高能物理实验证实的质能关系，引导学生理解相对论力学的物理图象。
（9）难点九：电磁现象的相对性和统一性。电流是电荷的运动效应，两者是同一种物质的两种表现形式，作为电磁势和电磁场激发源的电荷和电流既然有相对性和统一性，有理由把电荷密度和电流密度统一为四维电流密度，因此标势和矢势，电场和磁场也应当有相对性与统一性，前者统一为四维势矢量，后者统一为四维电磁场张量，电动力学方程遵从相对论协变性。
（10）难点十：带电粒子与电磁场的相互作用。主要包括两个方面：一是带电粒子变速运动产生辐射，粒子的自场对粒子的反作用表现为粒子具有电磁质量，同时受到辐射阻尼力；二是自由粒子或束缚粒子对外来电磁波的散射。介质的色散现象，可以用介质内大量束缚电子对外来电磁波的散射给出唯象解释。但经典电磁理论解释辐射频谱和色散现象，均有局限性。