普通物理学教程 电磁学PDF电子书下载

第一章 静电场的基本规律 1

1.1 电荷 1

1.2 库仑定律 3

1.2.1 库仑定律 3

1.2.2 电荷的单位 5

1.2.3 库仑定律的矢量形式 5

1.2.4 叠加原理 6

1.3 静电场 6

1.3.1 电场强度 6

1.3.2 电场强度的计算 7

1.4 高斯定理 11

1.4.1 E通量 12

1.4.2 高斯定理 13

1.4.3 用高斯定理求电场强度 15

1.5 电场线 20

1.5.1 电场线 20

1.5.2 电场线的性质 22

1.6 电势 23

1.6.1 静电场的环路定理 23

1.6.2 电势和电势差 25

1.6.3 电势的计算 26

1.6.4 等势面 28

1.6.5 电势与电场强度的微分关系 29

思考题 30

习题 31

第二章 有导体时的静电场 36

2.1 静电场中的导体 36

2.1.1 静电平衡 36

2.1.2 带电导体所受的静电力 38

2.1.3 孤立导体形状对电荷分布的影响 39

2.1.4 导体静电平衡问题的讨论方法 40

2.1.5 平行板导体组例题 44

2.2 封闭金属壳内外的静电场 45

2.2.1 壳内空间的场 45

2.2.2 壳外空间的场 47

2.2.3 范德格拉夫起电机 49

2.2.4 库仑平方反比律的精确验证 49

2.3 电容器及其电容 51

2.3.1 孤立导体的电容 51

2.3.2 电容器及其电容 51

2.3.3 电容器的联接 54

2.4 静电演示仪器 55

2.4.1 感应起电机 55

2.4.2 静电计 57

2.5 带电体系的静电能 58

2.5.1 带电体系的静电能 58

2.5.2 带电导体组的静电能 60

2.5.3 电容器的静电能 61

2.5.4 关于自能和互能的进一步说明 61

思考题 62

习题 64

第三章 静电场中的电介质 67

3.1 概述 67

3.2 偶极子 67

3.2.1 电介质与偶极子 67

3.2.2 偶极子在外电场中所受的力矩 69

3.2.3 偶极子激发的静电场 69

3.3 电介质的极化 73

3.3.1 位移极化和取向极化 73

3.3.2 极化强度 74

3.3.3 极化强度与电场强度的关系 74

3.4 极化电荷 76

3.4.1 极化电荷 76

3.4.2 极化电荷体密度与极化强度的关系 76

3.4.3 极化电荷面密度与极化强度的关系 78

3.5 有电介质时的高斯定理 80

3.5.1 电位移，有电介质时的高斯定理 80

3.5.2 对电位移的进一步讨论 84

3.6 有电介质时的静电场方程 85

3.6.1 静电场方程 85

3.6.2 边值关系 87

3.6.3 D线在界面上的折射 87

3.7 电场的能量 88

3.8 压电效应及其应用 90

思考题 91

习题 92

第四章 恒定电流和电路 96

4.1 恒定电流 96

4.2 直流电路 98

4.2.1 电路 98

4.2.2 直流电路 99

4.3 欧姆定律和焦耳定律 100

4.3.1 欧姆定律，电阻 100

4.3.2 电阻率 100

4.3.3 欧姆定律的微分形式 102

4.3.4 焦耳定律 104

4.4 电源和电动势 106

4.4.1 非静电力 106

4.4.2 电动势，一段含源电路的欧姆定律 107

4.4.3 电动势的测量，电势差计 109

4.4.4 导线表面的电荷分布 109

4.4.5 直流电路的能量转化 110

4.5 基尔霍夫方程组 111

4.5.1 基尔霍夫第一方程组 111

4.5.2 基尔霍夫第二方程组 112

4.5.3 用基尔霍夫方程组解题举例 114

4.6 二端网络理论与巧解线性电路问题 115

4.6.1 二端网络 115

4.6.2 重要网络定理及应用举例 116

4.7 接触电势差与温差电现象 120

4.7.1 逸出功与热电子发射 120

4.7.2 接触电势差 121

4.7.3 温差电现象（热电现象） 123

4.7.4 温差电现象的应用 125

4.8 液体导电和气体导电 126

4.8.1 液体导电 126

4.8.2 气体导电 127

思考题 130

习题 133

第五章 恒定电流的磁场 140

5.1 磁现象及其与电现象的联系 140

5.2 毕奥－萨伐尔定律 141

5.2.1 毕奥－萨伐尔定律 141

5.2.2 直长载流导线的磁场 142

5.2.3 圆形载流导线的磁场 143

5.2.4 载流螺线管轴线上的磁场 144

5.3 磁场的高斯定理 147

5.4 安培环路定理 149

5.4.1 安培环路定理 149

5.4.2 无限长圆柱形均匀载流导线的磁场 151

5.4.3 无限长载流螺线管的磁场 151

5.4.4 载流螺绕环的磁场 152

5.4.5 均匀载流无限大平面的磁场 153

5.5 带电粒子在电磁场中的运动 154

5.5.1 带电粒子在均匀恒定磁场中的运动 154

5.5.2 磁聚焦 156

5.5.3 回旋加速器 156

5.5.4 汤姆孙实验——电子荷质比的测定 158

5.5.5 霍耳效应 159

5.6 磁场对载流导体的作用 162

5.6.1 安培力公式 162

5.6.2 载流线圈在均匀外磁场中的安培力矩 163

5.6.3 磁电式电流计原理 164

5.7 用磁矩表示载流线圈的磁场，磁偶极子 165

思考题 166

习题 169

第六章 电磁感应与暂态过程 176

6.1 电磁感应 176

6.1.1 电磁感应现象 176

6.1.2 法拉第电磁感应定律 176

6.2 楞次定律 178

6.2.1 楞次定律的两种表述 178

6.2.2 考虑了楞次定律的法拉第定律表达式 179

6.3 动生电动势 180

6.3.1 动生电动势与洛伦兹力 181

6.3.2 动生电动势的计算 183

6.3.3 交流发电机 185

6.4 感生电动势和感生电场 186

6.4.1 感生电动势和感生电场 186

6.4.2 既有磁场又有电场时的洛伦兹力公式 187

6.4.3 感生电场的性质 188

6.4.4 螺线管磁场变化引起的感生电场 189

6.4.5 感生电动势的计算 191

6.4.6 电子感应加速器 193

6.5 自感 195

6.5.1 自感现象 195

6.5.2 自感 196

6.6 互感 198

6.6.1 互感现象和互感系数 198

6.6.2 互感线圈的串联 200

6.7 涡电流 201

6.7.1 涡流热效应的应用和危害 201

6.7.2 涡流磁效应的应用——电磁阻尼 202

6.7.3 趋肤效应 203

6.8 RL电路的暂态过程 204

6.8.1 RL电路与直流电源的接通 204

6.8.2 已通电RL电路的短接 206

6.8.3 已通电RL电路的切断 209

6.9 RC电路的暂态过程 209

6.9.1 RC电路与直流电源的接通 210

6.9.2 已充电RC电路的短接 211

6.9.3 较复杂RC电路的暂态过程 211

6.10 RLC电路的暂态过程 213

6.10.1 已充电RLC电路的短接 213

6.10.2 RLC电路与直流电源的接通 217

6.11 磁能 217

6.11.1 自感线圈的磁能 217

6.11.2 互感线圈的磁能 218

思考题 219

习题 222

第七章 磁介质 228

7.1 磁介质存在时静磁场的基本规律 228

7.1.1 磁介质的磁化，磁化强度 228

7.1.2 磁化电流 229

7.1.3 磁场强度H，有磁介质时的环路定理 231

7.1.4 静磁场与静电场方程的对比 233

7.1.5 关于H的进一步讨论 234

7.2 顺磁性与抗磁性 235

7.2.1 顺磁性 235

7.2.2 抗磁性 235

7.3 铁磁性与铁磁质 238

7.3.1 铁磁质的磁化性能 239

7.3.2 铁磁质的分类和应用 241

7.3.3 铁磁性的起因 243

7.4 磁荷观点，永磁体 244

7.5 磁路及其计算 247

7.5.1 磁路 247

7.5.2 磁路定律及磁路计算 248

7.5.3 铁磁屏蔽 252

7.6 磁场的能量 252

思考题 253

习题 254

第八章 交流电路 256

8.1 简谐交流电 256

8.2 三种理想元件的电压与电流的关系 258

8.2.1 纯电阻 258

8.2.2 纯电容 259

8.2.3 纯电感 260

8.3 复数法和矢量法 260

8.3.1 复数基本知识 260

8.3.2 复数法 262

8.3.3 矢量法 264

8.3.4 三种理想元件电压电流关系的复数形式 265

8.3.5 复数法及矢量法应用举例 266

8.4 复阻抗 268

8.5 功率和功率因数 272

8.5.1 瞬时功率、平均功率和功率因数 272

8.5.2 提高功率因数的意义 275

8.5.3 提高功率因数的方法 277

8.6 谐振现象 278

8.6.1 串联谐振 278

8.6.2 并联谐振 282

8.7 变压器 285

8.7.1 铁芯变压器 285

8.7.2 高压输电 289

思考题 290

习题 292

第九章 时变电磁场和电磁波 298

9.1 位移电流与麦克斯韦方程组 298

9.2 平面电磁波 301

9.3 电磁场的能量密度和能流密度 304

9.4 电偶极辐射与赫兹实验 308

9.4.1 电偶极辐射 308

9.4.2 赫兹实验 312

9.4.3 电磁波谱 314

9.5 似稳电磁场和集中参量似稳电路 317

习题 320

第十章 电磁学的单位制 321

10.1 单位制基本知识 321

10.1.1 基本单位和导出单位 321

10.1.2 再谈量的等式和数的等式 323

10.1.3 量纲式和量纲 325

10.2 国际单位制（SI） 326

10.3 电磁学的单位制 329

10.3.1 MKSA有理制 330

10.3.2 高斯制 333

10.3.3 物理公式在不同单位制之间的转换 333

习题 338

索引 340

习题答案 347