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第一章 静电场 1

1．静电的基本现象和基本规律 1

1．1 两种电荷 1

1．2 静电感应电荷守恒定律 2

1．3 导体、绝缘体和半导体 3

1．4 物质的电结构 4

1．5 库仑定律 5

2．电场电场强度 7

2．1 电场 7

2．2 电场强度矢量E 8

2．3 电场线 10

2．4 电场强度叠加原理 12

2．5 电荷的连续分布 14

2．6 带电体在电场中受的力及其运动 16

3．高斯定理 20

3．1 立体角 20

3．2 电通量 21

3．3 高斯定理的表述及证明 22

3．4 球对称的电场 24

3．5 轴对称的电场 27

3．6 无限大带电平面的电场 28

3．7 从高斯定理看电场线的性质 30

4．电势及其梯度 31

4．1 静电场力所作的功与路径无关 31

4．2 电势与电势差 34

4．3 电势叠加原理 37

4．4 等势面 38

4．5 电势的梯度 39

4．6 电偶极层 42

5．静电场中的导体 44

5．1 导体的平衡条件 44

5．2 导体上的电荷分布 46

5．3 导体壳(腔内无带电体情形) 49

5．4 导体壳(腔内有带电体情形) 53

6．电容和电容器 54

6．1 孤立导体的电容 54

6．2 电容器及其电容 55

6．3 电容器储能(电能) 57

7．静电场边值问题的唯一性定理 59

7．1 问题的提出 59

7．2 几个引理 59

7．3 叠加原理 60

7．4 唯一性定理 61

7．5 静电屏蔽 62

7．6 电像法 63

本章提要 64

思考题 67

习题 71

第二章 恒磁场 81

1．磁的基本现象和基本规律 81

1．1 磁的库仑定律 81

1．2 电流的磁效应 83

1．3 安培定律 86

1．4 电流单位——安培 91

2．磁感应强度毕奥-萨伐尔定律 92

2．1 磁感应强度矢量B 92

2．2 毕奥-萨伐尔定律 94

2．3 载流直导线的磁场 95

2．4 载流圆线圈轴线上的磁场 96

2．5 载有环向电流的圆筒在轴线上产生的磁场 99

3．安培环路定理 103

3．1 载流线圈与磁偶极层的等价性 103

3．2 安培环路定理的表述和证明 104

3．3 磁感应强度B是轴矢量 106

3．4 安培环路定理应用举例 106

4．磁场的“高斯定理”磁矢势 109

4．1 磁场的“高斯定理” 109

4．2 磁矢势 111

5．磁场对载流导线的作用 117

5．1 安培力 117

5．2 平行无限长直导线间的相互作用 117

5．3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩 118

5．4 载流线圈的磁矩 119

5．5 磁偶极子与载流线圈的等价性 121

5．6 直流电动机基本原理 122

5．7 电流计线圈所受磁偏转力矩 123

6．带电粒子在磁场中的运动 124

6．1 洛伦兹力 124

6．2 洛伦兹力与安培力的关系 126

6．3 带电粒子在均匀磁场中的运动 127

6．4 荷质比的测定 129

6．5 回旋加速器的基本原理 131

6．6 霍耳效应 133

6．7 等离子体的磁约束 135

本章提要 137

思考题 140

习题 142

第三章 电磁感应电磁场的相对论变换 151

1．电磁感应定律 151

1．1 电磁感应现象 152

1．2 电动势 154

1．3 法拉第定律 155

1．4 楞次定律 159

1．5 涡电流和电磁阻尼 160

2．动生电动势和感生电动势 162

2．1 动生电动势 162

2．2 交流发电机原理 164

2．3 感生电动势 涡旋电场 166

2．4 电子感应加速器 167

3．磁矢势与磁场中带电粒子的动量 169

3．1 磁场中带电粒子的“势动量” 169

3．2 磁场中带电粒子的动量守恒定律 170

3．3 电流元相互作用何时服从牛顿第三定律? 172

3．4 磁矢势A和磁感应强度B哪个更基本? 174

4．电磁场的相对论变换 175

4．1 问题的提出 175

4．2 相对论力学的若干结论 176

4．3 电荷的不变性和洛伦兹力公式的协变性 178

4．4 电磁场的变换公式 179

4．5 运动点电荷的电场 184

4．6 运动点电荷的磁场 186

4．7 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释 188

5．互感和自感 189

5．1 互感系数 189

5．2 自感系数 192

5．3 两个线圈串联的自感系数 195

5．4 自感磁能和互感磁能 196

本章提要 198

思考题 199

习题 201

第四章 电磁介质 207

1．电介质 207

1．1 电介质的极化 207

1．2 极化的微观机制 208

1．3 极化强度矢量P 210

1．4 退极化场 212

1．5 极化率 214

1．6 电位移矢量D有电介质时的高斯定理介电常量 215

2．磁介质(一)——分子电流观点 218

2．1 磁介质的磁化 218

2．2 磁化强度矢量M 220

2．3 磁介质内的磁感应强度矢量B 222

2．4 磁场强度矢量H有磁介质时的安培环路定理 223

3．磁介质(二)——磁荷观点 225

3．1 磁介质的磁化磁极化强度矢量J 225

3．2 磁荷分布与磁极化强度矢量J的关系 226

3．3 退磁场与退磁因子 227

3．4 安培环路定理高斯定理 230

3．5 磁感应强度矢量B 231

3．6 磁化率和磁导率 232

4．磁介质两种观点的等效性 233

4．1 电流环与磁偶极子的等效性 233

4．2 基本规律的等效性 235

4．3 磁介质棒问题上两种观点的对比 236

4．4 小结 237

5．磁介质的磁化规律和机理铁电体 238

5．1 磁介质的分类 238

5．2 顺磁质和抗磁质 239

5．3 铁磁质的磁化规律 242

5．4 磁滞损耗 245

5．5 铁磁质的分类 246

5．6 铁磁质的微观结构和磁化机理 248

5．7 铁电体压电效应及其逆效应 250

6．导体、电磁介质界面上的边界条件磁路定理 251

6．1 电流密度矢量连续方程欧姆定律的微分形式 251

6．2 两种介质分界面上的边界条件 254

6．3 有介质情形的边值问题的唯一性定理 257

6．4 电流线、电场线和磁感应线在界面上的折射 257

6．5 磁路定理 259

6．6 磁屏蔽 263

7．电磁能 264

7．1 点电荷之间的相互作用能 264

7．2 电荷连续分布情形的静电能 268

7．3 电荷在外电场中的能量 270

7．4 电场的能量和能量密度 271

7．5 磁场的能量和能量密度 273

本章提要 277

思考题 280

习题 282

第五章 电路 294

1．恒定电路中的电场和电源 294

1．1 恒定电路与恒定电场 294

1．2 电源的电动势、内阻和路端电压 294

1．3 恒定电路中的电荷分布和静电场的调节作用 297

1．4 化学电源 299

1．5 温差电 301

2．各种导体的导电机制 305

2．1 金属导电的经典电子论 305

2．2 线性与非线性导电规律 308

2．3 气体导电 309

3．恒定电路计算 313

3．1 电阻的串联和并联 313

3．2 简单电路举例 314

3．3 基尔霍夫定律 316

3．4 复杂电路举例 318

3．5 电压源与电流源等效电源定理 320

4．暂态过程 322

4．1 LR电路的暂态过程 323

4．2 RC电路的暂态过程 325

4．3 微分电路和积分电路 327

4．4 LCR电路的暂态过程 328

5．交流电概述 330

5．1 各种形式的交流电 330

5．2 描述简谐交流电的特征量 332

6．交流电路中的元件 334

6．1 概述 334

6．2 交流电路中的电阻元件 335

6．3 交流电路中的电容元件 335

6．4 交流电路中的电感元件 337

7．矢量图解法 338

7．1 简谐量合成的矢量图解法 339

7．2 串联电路 339

7．3 并联电路 340

7．4 串、并联电路的一些应用 340

8．复数解法 343

8．1 复电压、复电流和复阻抗、复导纳的概念 343

8．2 串、并联电路的复数解法 344

8．3 交流电桥 345

8．4 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 346

8．5 有互感的电路计算 349

9．交流电功率 350

9．1 瞬时功率与平均功率有效值和功率因数 350

9．2 有功电流与无功电流提高功率因数的第一种作用 353

9．3 视在功率和无功功率提高功率因数的第二种作用 354

9．4 有功电阻和电抗 355

9．5 电导和电纳 356

9．6 损耗角(δ)和耗散因数(tanδ) 357

9．7 实际电抗元件的两种等效电路 357

10．谐振电路 358

10．1 串联谐振现象谐振频率和相位差 358

10．2 储能和耗能Q值的第一种意义 360

1O．3 频率的选择性Q值的第二种意义 360

10．4 电压的分配Q值的第三种意义 362

1O．5 并联谐振电路 363

11．变压器 364

11．1 理想变压器 364

11．2 电压变比公式 365

11．3 空载电流电流变比公式 366

11．4 输入和输出等效电路 368

11．5 阻抗匹配 369

11．6 变压器的用途 370

12．三相交流电 371

12．1 什么是三相交流电?相电压与线电压 371

12．2 三相电路中负载的联接 372

12．3 三相电功率 374

12．4 三相电产生旋转磁场 375

12．5 三相感应电动机的运行原理、结构和使用 378

本章提要 379

思考题 384

习题 389

第六章 麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制 400

1．麦克斯韦电磁理论 400

1．1 位移电流 400

1．2 麦克斯韦方程组 405

1．3 边界条件 407

2．电磁波理论 409

2．1 平面电磁波的解 409

2．2 平面电磁波的性质 412

2．3 光的电磁理论 413

3．电磁场的能流密度与动量 415

3．1 电磁场的能量原理和能流密度矢量 415

3．2 带电粒子的电磁辐射 417

3．3 偶极振子的辐射 420

3．4 电磁场的动量光压 422

4．电磁波的产生 424

4．1 从电磁振荡到电磁波 424

4．2 赫兹实验 426

4．3 电磁波的演示 427

4．4 电磁波谱 429

4．5 牛顿宇宙观的瓦解 431

5．能量在电路里的传播 431

5．1 能量在直流电路里的传播 431

5．2 交流电路里的趋肤效应 433

6．准恒电路和迅变电磁场 435

6．1 准恒条件和集总参量 436

6．2 高频时杂散参量的处理 437

6．3 传输线和电报方程 438

6．4 微波的特点 442

7．电磁单位制 443

7．1 单位制和量纲 443

7．2 电磁单位与电磁公式 443

7．3 绝对单位制 447

7．4 国际单位制 450

7．5 各单位制中公式的对比 451

7．6 各单位制间单位的转换 453

本章提要 455

思考题 458

习题 459

附录A 矢量的乘积和对称性立体角曲线坐标系 462

1．矢量的标积 462

2．矢量的矢积 462

3．矢量的三重积 463

4．矢量的镜像反射对称性极矢量和轴矢量 465

5．立体角 466

6．一般正交曲线坐标系的概念 467

7．柱坐标系 468

8．球坐标系 469

附录B 矢量分析提要 472

1．标量场和矢量场 472

2．标量场的梯度 473

3．矢量场的通量和散度高斯定理 474

4．矢量场的环量和旋度斯托克斯定理 477

5．一些公式 481

6．矢量场的类别和分解 481

附录C 二阶常系数微分方程 483

附录D 复数的运算 486

1．复数的表示法 486

2．复数的四则运算 487

3．欧拉公式 488

4．简谐量的复数表示 488

习题 490

索引 491