来总结电磁场中普遍适用的的规律,电动力学

电动力学对于数学不好的文科生有多难?

来总结电磁场中普遍适用的的规律,电动力学


电动力学对于数学不好的文科生,难度相当大,第一是文科生很难理解梯度、散度、旋度,第二是文科生很难理解泊松方程和拉普拉斯方程,第三文科生也很难理解麦克斯韦方程组解决电磁场问题的过程,最后文科生理解相对论困难就更大了 。网络配图首先,要学会电动力学,你必须了解电动力学是研究稳定电场、稳定磁场及时变电磁场的变化规律,而了解这些场的空间变化规律,你就必须从它的位的梯度、场的散度和旋度出发,因此文科生就会遇到第一道大山要翻越 。
其实,梯度就是标量场中空间变化较快方向的变化率,看起来似乎不困难,但是难就难在它虽然是研究标量场的,但是它的结果是一个矢量,而矢量对于文科生难度较大 。散度是指所研究的闭合曲面内是否存在点源,如果散度不为零,则存在点源 。如点电荷建立的电场,就可以在其扩散的区域,测得散度 。散度计算也是求导数,但是是把矢量在求散度后变为标量,要想理解这一概念,需要理解矢量点乘的概念,没学过矢量分析的文科生困难不小 。
而旋度是否为零直接对应是否在研究的闭合曲线内是否存在涡旋源 。相对来说旋度最难,要想理解这一概念,不仅需要掌握矢量分析的知识,而且需要线性代数的基本知识 。网络配图其次,电动力学解决的电磁场问题,不是普通物理要解决的由源求场的正演问题,而是由场求源的反演问题,这就需要解关于电磁场的泊松方程或拉普拉斯方程,没有常微分方程和数理方程知识的文科生,难度指数大幅度上升 。
电动力学中可以由稳定电场、稳定磁场及时变电磁场中位的梯度及场的散度、旋度的微分形式导出泊松方程或拉普拉斯方程,再由由稳定电场、稳定磁场及时变电磁场中位的梯度及场的散度、旋度的积分形式和极限情况可以得到边界条件,从而可以求解场的方程得到源的情况 。这些过程,文科生要想理解,难度要比理解三个度又大大提高 。网络配图再次,电磁场中最重要的规律——麦克斯韦方程组,对于文科生难度就更大了,位移电流和涡旋电场的概念都是抽象性极强的新概念,没有一定的电子电路知识和普通物理思维理解起来,难度大到不可想象 。
稳定电场中只有电荷定向移动才能产生电流,但是麦克斯韦创造性的指出其实时变电磁场中,电容极板上的堆积的电荷也是一种电流——位移电流 。这个概念理解起来,就和常规的认识有较大差别,对文科生就是一个巨大的挑战 。网络配图最后,至于相对论,虽然有的学者声称狭义相对论就是几个公式,难度不大,但是就拿上面那个涉及到坐标变换的情况,相信很多物理专业本科生都不一定能说清楚,何况没有任何高等数学和普通物理基础的文科生,可以负责任的说,不认真把物理专业必需的数学、物理知识学会,想理解相对论是难于上晴天的 。
为什么大多数人只能靠小说、影视、音乐、游戏来消遣,却没法靠电动力学、流体力学、建筑设计来消遣?
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嘿,你别说,这可要好好地怪自己,一切都是身体机制来背锅 。1.大脑在保护凡是让你感到难受的需要动脑消耗能量的行为都是反本能的 。比如学习 。大脑每天要做的事情,就是让身体减少能量的消耗,倾向于让人们选择低能耗的方式去打发时间,每当我们需要消耗能量去思考复杂的科学问题的时候,大脑会将这个行为归结为高能耗行为,进而限制 。

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