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《电磁学》授后感

Ising 量子材料QuantumMaterials 2022-07-04

 

 

1. 引子

 

Ising 为了糊口,在这繁忙的基金项目季,也要煞有介事地写点本子以谋稻粱,《量子材料》公众号更新就被显著延误和耽搁了。想来对不住南大应允给我们的这个好平台,不能总是有名无实。因此,就私下嘀咕能不能滥竽充数,将一些不算量子材料、但与物理能够粘点边、且也还算别样的东西填充进去。于是,就想到了将这些蹩脚的诗词拿出来充数。

 

这是为南京大学物理学院《电磁学》课程配置的一组小诗,乃笔者所在授课团队的一点体会。为此,感谢南京大学物理学院吴小山、张海军、孙亮三位教授支持!

 

在大学物理“力热光电”这四部分中,《电磁学》对我们这个信息时代的影响与作用是最直接和最强大的。在某种粗暴、低级的层次上,经典凝聚态物理和量子材料的各个层面都能在《电磁学》中找到自己的先辈和前世。从这个意义上,笔者狂妄之举也不算太过分。

 


 

2. 电学

 

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七绝·电磁学之电 (新韵)

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什么是电

君问尘寰最有常,惊雷闪耀映极光

虽知物理宗门好,须看荧屏播短长

 

电荷

翰宇萌生四力分,一双孪电入凡尘

不知远近时空老,且待千年问库伦

 

密里根油滴

相吸相斥两元分,多少全凭密立根

笃定鸿毛如引力,油滴轻过电一文

 

库伦电荷定律

库伦牛顿史相惜,反比平方作统一

如若分毫差万里,红尘不信有犹疑

 

电场概念

电荷一双别远方,相思快慢欲衡量

古人笃信无时刻,不觉中间驶电场

 

电场激发与电场线

电场无影迹为真,起始阑终作矢身

勉力叠加多电荷,时空为此欲断魂

 

电通量与高斯定理

弱强疏密访高斯,通量为纲散度知

无论矢空多变幻,积分一网括囊时

 

静电场做功

静电标明保守风,起缘只认始和终

路途艰险波折转,且信冰心化作功

 

电荷分布

寰间电荷万千番,细细切成点点般

若果绘得容貌样,微分作曲再无难

 

静电场环路定理

足迹从来有始终,人说环路未出功

浓缩一点求格理,聚散非空旋度空

 

电势和电势能

流取东方势跃西,高低回转绕峰奇

借君一丈添梯度,陡峭奔腾缓涧溪

 

等势面

标势如山力若川,小溪千万汇鸣湍

谁听九派何激缓,疏密全盘放眼前

 

导体静电平衡

一支金属荷千伏,静电平衡有若无

偶尔丝毫生正负,立时十万灭余出

 

法拉第圆筒

外荷千伏内若闲,法拉第桶似栏栅

任凭电闪雷鸣作,孙亮安然坐泰山

 

电容器

谁知能量欲何纲,导体嘉湖作势场

巧取腾挪一万种,尽归多少电容量

 

电场能量

电荷宣称势若虹。吾家能量可乘风

此时谁计非君好,相对高低小大空

 

电偶极子

电荷非常电偶常,世间成对好春光

孤单爱恨长程外,极偶悲欢不远扬

 

电介质

静电非然导体香,绝缘极偶更芬芳

相逢正负多牵手,相望无缘觅电场

 

电极化

谁从介质著知微,极偶零星可是非

若许外场轻唤起,万千极矩尽朝晖

 

极化强度与极化电荷

极化无形荷有形,起承转换亦高声

微分一点乘梯度,极化吟来缚荷听

 

电介质高斯定理

从来介质总含羞,不见春花不见秋

只是山川多魅影,高斯只好扩方舟

 

静电场边界

物理无边事有边,高低静电势相连

自由束缚均须慎,为有泊松界面间

 

电流强度和密度

君问时光枉荷流,未明标矢弱强究

君来一幕三维景,惟有微分定放收

 

电流连续性

电荷纯真诺守恒,时空变幻电流生

劝君类比江河水,出入高斯度往迎

 

欧姆定律

海军欧姆本不识,此课相逢告乃知

线性关联流与势,微观多有未深思

 

焦耳定律

焦耳平生巧手传,功能力化总相关

任凭转换千千种,此处流连电热间

 

气体导电经典电子论

微观分子动无形,欧姆无非碰撞声

近似随机如电子,平衡统计乱还轻

 

基尔霍夫定律

守恒约束质能流,连续分合总不休

基尔霍夫重写过,无非一页记春秋

 

复杂电路

谁生电路万千条,横竖连结作网交

不惧复杂多尽数,清规铁律解风骚

 

温差电效应

热是温差电是伏,墨来热电写金书

初读物理分明浅,一入深山莫问出

 

半导体

左邻金属右绝缘,左右逢源纳满园

半世青春硅作主,如今光电取山川

 

RC 电路

给我识得解数学,电容电阻两相结

随风从此时间入,搅起馄饨作彩蝶



 

3. 磁学

 

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七绝·电磁学之磁 (平水)

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奥斯特-安培实验

电有归巢忘却磁,电磁相见不相知

汉斯无意春风手,从此朝朝暮暮厮

 

磁库仑定律

贤儒别字学儒涵,磁石千年望北南

大圣库仑多感佩,拿来荷律断无谙

 

分子电流与毕萨定律

春秋多少圣贤酣,莫若安培作梦谈

分子电流灵乍现,飞来磁性坐神龛

 

磁安培定律

物理征程未等闲,安培定律示零间

从来数学横天下,到此停留拜九关

 

安培环路定理

高斯散尽络乾坤,环路安培旋度轩

穿过磁场千万转,空余物理一维源

 

磁高斯定理

世间尘事起因缘,空有磁通若柳烟

便是高斯千佛手,无存半点可流传

 

磁偶极子

荷电环流一束磁,来回近远不分离

聊为力矩驱千万,更作基元刻史诗

 

磁势能

磁势衡量力矩张,本无多少好风光

平移转动全经典,直到叉乘量子常

 

洛伦兹与安培力

宏观磁力问前身,物理踌躇不晓真

待到时空原子入,洛伦兹处讲缘因

 

霍尔效应

霍尔初尝未晓知,以为只是洛伦兹

区区电荷横行走,量子随波拓扑时

 

等离子体

世间物理少云烟,有序无瑕演大篇

荷电万千狂热起,等离子体已流传

 

运动电荷场

点荷无风亦散香,追光赶闪到新疆

别来相对成三体,结伴厮磨动电场

 

Ising 模型

伊辛应是未逢时,相变难酬莫尽知

一则玄文初格物,分离两态最深思

 

磁介质

物理从来概念先,磁描固体淡云烟

平均场内言千万,若到详真细细研

 

磁矩

磁化乾坤谱电流,自旋轨道转圆周

曾经右手回环矩,动量纷纷序作畴

 

磁场、磁感应

电流环绕矩成方,散度为零旋度张

物理本源磁感应,屈从介质引磁场

 

磁路

磁流拟比电流轻,万水千山一路峥

大道瞬间千百里,沟壕半寸便无声

 

电磁感应定律

电荷奔流拨动磁,百年成就万千知

法拉第为磁生电,索到天荒地老时

 

电磁感应之用

格理深高可用无?电磁感应作浮屠

寸方金圈涡旋绕,便把三山化五湖

 

自感互感

自感修为互感传,磁通变幻作源泉

任凭流水高山貌,能势无形看曙烟

 

磁场能量

谁言磁力线缤纷,能量积分到倚云

若是回头观感应,只需自互感中闻

 

磁滞回线、损耗

世间人物惰遗传,姑且拿来盏玉泉

只要禅修磁滞好,储存青史越千年

 

位移电流

麦克斯韦不世才,方程留下一无猜

位移流荷嫣然至,宛若双双对称开

 

麦克斯韦方程组

千年物理莫排名,最上云天惹重轻

便是爱因斯坦在,亦推磁电四方程

 

电磁能量传播

麦氏方程岁月跎,流传无数唱山河

波生坡印亭中曲,场作千能万物歌

 

电磁波

赞美方程赞美场,皆因天下最疯狂

电磁波自其中衍,便使时空色彩张

             

             


备注:

(1)    这些文字原本有较为详细的注释,但读诗乃是读者各有其感,故将所有注释一并删除。

(2)    《电篇》和《磁篇》并未覆盖所有内容,只是笔者多年授课的零碎授后感。

(3)     封面图片与插图均来自网络,乃展现电磁效应的科普图画作品。

 

 

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