电磁学 第4版PDF电子书下载

绪论 1

第一章 静电场 9

1.1 静电的基本现象和基本规律 9

1.1.1 两种电荷 9

1.1.2 静电感应 电荷守恒定律 10

1.1.3 导体、绝缘体和半导体 11

1.1.4 物质的电结构 11

1.1.5 库仑定律 13

思考题 14

习题 15

1.2 电场 电场强度 15

1.2.1 电场 15

1.2.2 电场强度矢量E 16

1.2.3 电场强度叠加原理 17

1.2.4 电荷的连续分布 20

1.2.5 带电体在电场中受的力及其运动 22

1.2.6 矢量场的描述 23

思考题 25

习题 25

1.3 高斯定理 27

1.3.1 电场线及其数密度 27

1.3.2 电场强度通量 29

1.3.3 高斯定理的表述和证明 31

1.3.4 从高斯定理看电场线的性质 33

1.3.5 高斯定理应用举例 35

思考题 38

习题 39

1.4 电势及其梯度 40

1.4.1 静电场力所做的功与路径无关 40

1.4.2 电势差与电势 42

1.4.3 电势叠加原理 45

1.4.4 等势面 47

1.4.5 电势的梯度 49

1.4.6 小结 52

思考题 52

习题 53

1.5 带电体系的静电能 56

1.5.1 点电荷之间的相互作用能 56

1.5.2 电荷连续分布情形的静电能 60

1.5.3 电荷在外电场中的能量 62

1.5.4 带电体系受力问题 62

思考题 63

习题 64

附录A矢量乘积 立体角 曲线坐标系 64

A.1 矢量的乘积 64

A.2 立体角 66

A.3 柱坐标系和球坐标系 67

第二章 静电场中的导体和电介质 75

2.1 静电场中的导体 75

2.1.1 导体的静电平衡条件 75

2.1.2 电荷分布 75

2.1.3 导体壳（腔内无带电体的情形） 79

2.1.4 导体壳（腔内有带电体的情形） 82

思考题 84

习题 86

2.2 电容和电容器 88

2.2.1 孤立导体的电容 88

2.2.2 电容器及其电容 89

2.2.3 电容器的并联、串联 92

2.2.4 电容器储能（电能） 94

思考题 96

习题 97

2.3 电介质 101

2.3.1 电介质的极化 101

2.3.2 极化的微观机制 102

2.3.3 电极化强度P 103

2.3.4 退极化场 105

2.3.5 电介质的极化规律 极化率 107

2.3.6 电位移矢量D与有介质时的高斯定理 介电常量 109

2.3.7 电介质在电容器中的作用 111

2.3.8 压电效应及其逆效应 112

2.3.9 小结 113

思考题 114

习题 114

2.4 电场的能量和能量密度 119

习题 121

附录B静电场边值问题的唯一性定理 121

B.1 问题的提出 121

B.2 几个引理 122

B.3 叠加原理 122

B.4 唯一性定理的证明 123

B.5 静电屏蔽 124

B.6 有电介质的情形 124

第三章 恒定电流 129

3.1 电流的恒定条件和导电规律 129

3.1.1 电流 电流密度矢量 129

3.1.2 电流的连续方程 恒定条件 131

3.1.3 欧姆定律 电阻 电阻率 132

3.1.4 电功率 焦耳定律 135

3.1.5 金属导电的经典微观解释 137

思考题 140

习题 140

3.2 电源及其电动势 142

3.2.1 非静电力 142

3.2.2 电动势 142

3.2.3 电源的路端电压 143

3.2.4 闭合回路的电流和输出功率 145

3.2.5 丹聂耳电池 145

3.2.6 恒定电路中电荷和静电场的作用 147

思考题 148

习题 149

3.3 简单电路 149

3.3.1 串联和并联电路 149

3.3.2 平衡电桥 154

3.3.3 电势差计 156

思考题 158

习题 161

3.4 复杂电路 165

3.4.1 基尔霍夫方程组 166

3.4.2 电压源与电流源 等效电源定理 170

3.4.3 叠加定理 172

3.4.4 Y-△电路的等效代换 173

思考题 174

习题 175

3.5 温差电现象 178

3.5.1 汤姆孙效应 178

3.5.2 佩尔捷效应 179

3.5.3 温差电效应及其应用 180

思考题 182

3.6 电子发射与气体导电 182

3.6.1 逸出功和电子发射 182

3.6.2 气体的受激导电 183

3.6.3 气体的自持导电 184

3.6.4 等离子体与受控热核实验 186

习题 187

第四章 恒定磁场 191

4.1 磁的基本现象和基本规律 191

4.1.1 磁的基本现象 191

4.1.2 磁场 193

4.1.3 安培定律 194

4.1.4 电流强度单位——安培的定义和绝对测量 198

4.1.5 磁感应强度矢量B 199

思考题 201

4.2 载流回路的磁场 202

4.2.1 毕奥-萨伐尔定律 202

4.2.2 载流直导线的磁场 203

4.2.3 载流圆线圈轴线上的磁场 204

4.2.4 载流螺线管中的磁场 207

思考题 210

习题 210

4.3 磁场的“高斯定理”与安培环路定理 213

4.3.1 磁场的“高斯定理” 213

4.3.2 安培环路定理的表述和证明 215

4.3.3 安培环路定理应用举例 217

思考题 219

习题 220

4.4 磁场对载流导线的作用 221

4.4.1 安培力 221

4.4.2 平行无限长直导线间的相互作用 221

4.4.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩 222

4.4.4 载流线圈的磁矩 223

4.4.5 直流电动机的基本原理 224

4.4.6 电流计线圈所受的磁偏转力矩 225

思考题 226

习题 227

4.5 带电粒子在磁场中的运动 230

4.5.1 洛伦兹力 230

4.5.2 洛伦兹力与安培力的关系 232

4.5.3 带电粒子在均匀磁场中的运动 233

4.5.4 比荷的测定 235

4.5.5 回旋加速器的基本原理 237

4.5.6 霍耳效应 238

4.5.7 等离子体的磁约束 240

思考题 241

习题 243

4.6 电磁场的相对论变换 246

4.6.1 问题的提出 246

4.6.2 相对论力学的若干结论 247

4.6.3 电磁规律的协变性和电荷的不变性 251

4.6.4 电磁场的相对论变换公式 252

4.6.5 运动点电荷的电场 253

4.6.6 运动点电荷的磁场 256

4.6.7 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释 257

思考题 258

习题 258

第五章 电磁感应和暂态过程 261

5.1 电磁感应定律 261

5.1.1 电磁感应现象 262

5.1.2 法拉第定律 264

5.1.3 楞次定律 267

5.1.4 涡电流和电磁阻尼 268

5.1.5 趋肤效应 270

思考题 271

习题 272

5.2 动生电动势和感生电动势 274

5.2.1 动生电动势 274

5.2.2 交流发电机原理 276

5.2.3 感生电动势 涡旋电场 278

5.2.4 电子感应加速器 279

思考题 280

习题 281

5.3 互感和自感 282

5.3.1 互感系数 282

5.3.2 自感系数 284

5.3.3 两个线圈串联的自感系数 287

5.3.4 自感磁能和互感磁能 288

思考题 290

习题 290

5.4 暂态过程 292

5.4.1 LR电路的暂态过程 292

5.4.2 RC电路的暂态过程 294

5.4.3 微分电路和积分电路 296

5.4.4 LCR电路的暂态过程 297

思考题 299

习题 300

5.5 灵敏电流计和冲击电流计 301

5.5.1 灵敏电流计 301

5.5.2 冲击电流计 304

思考题 309

附录C二阶线性常系数微分方程 309

第六章 磁介质 315

6.1 分子电流观点 315

6.1.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量M及其与磁化电流的关系 315

6.1.2 磁介质内的磁感应强度B 318

6.1.3 磁场强度矢量H与有磁介质时的安培环路定理和“高斯定理” 319

习题 320

6.2 等效的磁荷观点 321

6.2.1 磁的库仑定律 磁场强度矢量H磁偶极子 321

6.2.2 磁介质的磁化 磁极化强度矢量J及其与磁荷的关系 324

6.2.3 退磁场与退磁因子 325

6.2.4 两种观点的等效性 327

思考题 332

习题 332

6.3 介质的磁化规律 334

6.3.1 磁化率和磁导率 334

6.3.2 顺磁质和抗磁质 335

6.3.3 铁磁质的磁化规律 338

6.3.4 磁滞损耗 341

6.3.5 铁磁质的分类 342

6.3.6 铁磁质的微观结构 344

习题 346

6.4 边界条件 磁路定理 348

6.4.1 磁介质的边界条件 348

6.4.2 磁感应线在边界面上的“折射” 349

6.4.3 磁路定理 350

6.4.4 磁屏蔽 353

习题 354

6.5 磁场的能量和能量密度 357

习题 360

第七章 交流电 365

7.1 交流电概述 365

7.1.1 各种形式的交流电 365

7.1.2 描述简谐交流电的特征量 367

习题 369

7.2 交流电路中的元件 369

7.2.1 概述 369

7.2.2 交流电路中的电阻元件 370

7.2.3 交流电路中的电容元件 370

7.2.4 交流电路中的电感元件 371

7.2.5 小结 373

思考题 374

习题 374

7.3 元件的串联和并联（矢量图解法） 375

7.3.1 用矢量图解法计算串、并联电路 375

7.3.2 用矢量图解法计算同频简谐量的叠加 375

7.3.3 串联电路 377

7.3.4 并联电路 379

7.3.5 串、并联电路的应用（旁路、相移、滤波） 380

思考题 382

习题 383

7.4 交流电路的复数解法 386

7.4.1 用复数法计算同频简谐量的叠加 386

7.4.2 复电压、复电流及复阻抗的概念 387

7.4.3 串、并联电路的复数解法 388

7.4.4 复导纳 391

7.4.5 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 392

7.4.6 等效电源定理和Y-△阻抗代换公式的运用 395

7.4.7 有互感的电路计算 398

思考题 399

习题 399

7.5 交流电的功率 402

7.5.1 瞬时功率与平均功率 有效值和功率因数 402

7.5.2 有功电流与无功电流 提高功率因数的第一个作用 404

7.5.3 视在功率和无功功率 提高功率因数的第二个作用 405

7.5.4 有功电阻和电抗 407

7.5.5 电导与电纳 409

7.5.6 品质因数（Q值）、损耗角（δ）和耗散因数（tan δ） 410

思考题 411

习题 412

7.6 谐振电路与Q值的意义 413

7.6.1 串联谐振现象 谐振频率和相位差 414

7.6.2 储能与耗能和Q值的第一种意义 416

7.6.3 频率的选择性和Q值的第二种意义 418

7.6.4 电压分配和Q值的第三种意义 419

7.6.5 阻尼振荡和Q值的第四种意义 420

7.6.6 并联谐振电路 422

思考题 423

习题 423

7.7 交流电桥 423

7.7.1 基本原理 424

7.7.2 几种常用的交流电桥 425

思考题 426

习题 427

7.8 变压器原理 427

7.8.1 理想变压器 427

7.8.2 变比公式 428

7.8.3 输入和输出等效电路 431

7.8.4 阻抗的匹配 432

7.8.5 变压器的用途 433

思考题 434

习题 435

7.9 三相交流电 436

7.9.1 什么是三相交流电 相电压与线电压 436

7.9.2 三相电路中负载的连接 437

7.9.3 三相电功率 439

7.9.4 三相电产生旋转磁场 441

7.9.5 三相感应电动机的运行原理、结构和使用 443

思考题 445

习题 445

附录D矢量图解法和复数法 445

D.1 一维同频简谐量的叠加问题 445

D.2 矢量图解法 446

D.3 复数的基本知识 448

D.4 复数法 449

D.5 小结 451

第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波 455

8.1 麦克斯韦电磁理论 455

8.1.1 麦克斯韦电磁理论产生的历史背景 455

8.1.2 位移电流 456

8.1.3 麦克斯韦方程组 460

8.1.4 边界条件 462

习题 463

8.2 电磁波 464

8.2.1 电磁波的产生和传播 464

8.2.2 偶极振子发射的电磁波 466

8.2.3 带电粒子加速运动的电磁辐射 470

8.2.4 电磁波的性质 472

8.2.5 光的电磁理论 475

8.2.6 电磁波谱 477

8.3 电磁场的能流密度与动量 478

8.3.1 电磁场的能量原理和能流密度矢量 478

8.3.2 电磁场的动量 光压 481

8.3.3 电磁场是物质的一种形态 482

思考题 484

习题 485

8.4 似稳电路和迅变电磁场 485

8.4.1 准静态条件和集中参量 486

8.4.2 高频时杂散参量的处理 487

8.4.3 传输线与电报方程 487

8.4.4 微波的特点 490

习题 491

附录E矢量分析提要 491

E.1 标量场和矢量场 491

E.2 标量场的梯度 492

E.3 矢量场的通量和散度 高斯定理 493

E.4 矢量场的环量和旋度 斯托克斯定理 496

E.5 一些公式 499

E.6 矢量场的类别和分解 499

E.7 磁场的矢势 500

习题 503

第九章 电磁学的单位制 507

9.1 单位制和量纲 507

9.1.1 单位制 基本单位和导出单位 507

9.1.2 物理量的量纲 508

9.2 常用的两种电磁学单位制 509

9.2.1 MKSA有理制 509

9.2.2 高斯单位制 510

9.3 两种单位制中物理公式的转换 516

习题 520

部分习题答案 522

名词索引 547

人名索引 559