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绪论 1

第一章 静电场 15

1 静电的基本现象和基本规律 15

1.1 两种电荷 15

1.2 静电感应 电荷守恒定律 17

1.3 导体、绝缘体和半导体 19

1.4 物质的电结构 20

1.5 库仑定律 22

思考题 25

习题 26

2 电场 电场强度 27

2.1 电场 27

2.2 电场强度矢量E 28

2.3 电场强度叠加原理 32

2.4 电荷的连续分布 35

2.5 带电体在电场中受的力及其运动 39

思考题 42

习题 42

3 高斯定理 45

3.1 电力线及其数密度 45

3.2 电通量 52

3.3 高斯定理的表述和证明 54

3.4 从高斯定理看电力线的性质 59

3.5 高斯定理应用举例 61

思考题 69

习题 70

4 电位及其梯度 73

4.1 静电场力所做的功与路径无关 73

4.2 电位差与电位 76

4.3 电位叠加原理 82

4.4 等位面 85

4.5 电位的梯度 89

4.6 小结 93

思考题 94

习题 95

5 带电体系的静电能 101

5.1 点电荷之间的相互作用能 101

5.2 电荷连续分布情形的静电能 107

5.3 电荷在外电场中的能量 109

5.4 带电体系受力问题 110

思考题 111

习题 112

附录A 矢量乘积 立体角 曲线坐标系 112

A.1 矢量的乘积 112

A.2 立体角 116

A.3 柱坐标系和球坐标系 117

第二章 静电场中的导体和电介质 127

1 静电场中的导体 127

1.1 导体的静电平衡条件 127

1.2 电荷分布 132

1.3 导体壳(腔内无带电体的情形) 136

1.4 导体壳(腔内有带电体的情形) 142

思考题 146

习题 150

2 电容和电容器 153

2.1 孤立导体的电容 153

2.2 电容器及其电容 154

2.3 电容器的并联、串联 160

2.4 电容器储能(电能) 163

思考题 166

习题 168

3 电介质 177

3.1 电介质的极化 177

3.2 极化的微观机制 179

3.3 极化强度矢量P 181

3.4 退极化场 185

3.5 电介质的极化规律 极化率 189

3.6 电位移矢量D与有介质时的高斯定理 介电常数 191

3.7 电介质在电容器中的作用 196

3.8 压电效应及其逆效应 197

3.9 小结 199

思考题 200

习题 201

4 电场的能量和能量密度 209

习题 213

附录B 静电场边值问题的唯一性定理 213

B.1 问题的提出 214

B.2 几个引理 215

B.3 叠加原理 216

B.4 唯一性定理的证明 216

B.5 静电屏蔽 217

B.6 有电介质的情形 219

第三章 稳恒电流 223

1 电流的稳恒条件和导电规律 223

1.1 电流强度 电流密度矢量 223

1.2 电流的连续方程 稳恒条件 226

1.3 欧姆定律 电阻 电阻率 228

1.4 电功率 焦耳定律 234

1.5 金属导电的经典微观解释 237

思考题 242

习题 243

2 电源及其电动势 246

2.1 非静电力 246

2.2 电动势 247

2.3 电源的路端电压 248

2.4 闭合回路的电流强度和输出功率 251

2.5 丹聂耳电池 253

2.6 稳恒电路中电荷和静电场的作用 256

思考题 258

习题 259

3 简单电路 260

3.1 串联和并联电路 260

3.2 平衡电桥 268

3.3 电位差计 272

思考题 275

习题 280

4 复杂电路 288

4.1 基尔霍夫方程组 290

4.2 电压源与电流源 等效电源定理 296

4.3 叠加定理 301

4.4 Y-△电路的等效代换 302

思考题 304

习题 305

5 温差电现象 310

5.1 汤姆逊效应 311

5.2 珀耳帖效应 312

5.3 温差电效应及其应用 314

思考题 318

6 电子发射与气体导电 318

6.1 脱出功和电子发射 318

6.2 气体的被激导电 321

6.3 气体的自持导电 322

6.4 等离于体与受控热核实验 325

习题 327

第四章 稳恒磁场 331

1 磁的基本现象和基本规律 331

1.1 磁的基本现象 331

1.2 磁场 335

1.3 安培定律 337

1.4 电流强度单位--安培的定义和绝对测量 344

1.5 磁感应强度矢量B 346

思考题 350

2 载流回路的磁场 352

2.1 毕奥-萨伐尔定律 352

2.2 载流直导线的磁场 353

2.3 载流圆线圈轴线上的磁场 355

2.4 载流螺线管中的磁场 361

思考题 367

习题 367

3 磁场的“高斯定理”与安培环路定理 372

3.1 磁场的“高斯定理” 373

3.2 安培环路定理的表述和证明 377

3.3 安培环路定理应用举例 380

思考题 384

习题 385

4 磁场对载流导线的作用 387

4.1 安培力 387

4.2 平行无限长直导线间的相互作用 387

4.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩 389

4.4 载流线圈的磁矩 390

4.5 直流电动机的基本原理 392

4.6 电流计线圈所受的磁偏转力矩 395

思考题 397

习题 397

5 带电粒子在磁场中的运动 405

5.1 洛伦兹力 405

5.2 洛伦兹力与安培力的关系 408

5.3 带电粒子在均匀磁场中的运动 410

5.4 荷质比的测定 413

5.5 回旋加速器的基本原理 417

5.6 霍耳效应 419

5.7 等离子体的磁约束 423

思考题 425

习题 427

6 不同参照系之间电磁场的变换 434

6.1 相对论力学的若干结论 434

6.2 电磁规律的协变性和电荷的不变性 439

6.3 电磁场的变换公式 442

6.4 运动点电荷的电场 443

6.5 运动点电荷的磁场 446

6.6 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释 450

思考题 451

习题 451

第五章 电磁感应和暂态过程 455

1 电磁感应定律 455

1.1 电磁感应现象 456

1.2 法拉第定律 461

1.3 楞次定律 466

1.4 涡电流和电磁阻尼 468

1.5 趋肤效应 472

思考题 474

习题 476

2 动生电动势和感生电动势 479

2.1 动生电动势 480

2.2 交流发电机原理 483

2.3 感生电动势 涡旋电场 486

2.4 电子感应加速器 488

思考题 491

习题 491

3 互感和自感 493

3.1 互感系数 493

3.2 自感系数 497

3.3 两个线圈串联的自感系数 502

3.4 自感磁能和互感磁能 504

思考题 507

习题 508

4 暂态过程 511

4.1 LR电路的暂态过程 511

4.2 RC电路的暂态过程 515

4.3 微分电路和积分电路 517

4.4 LCR电路的暂态过程 520

思考题 523

习题 524

5 灵敏电流计和冲击电流计 527

5.1 灵敏电流计 527

5.2 冲击电流计 532

思考题 541

附录C 二阶线性常系数微分方程 542

第六章 磁介质 549

1 分子电流观点 549

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 549

1.2 磁介质内的磁感应强度B 555

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” 557

习题 560

2 等效的磁荷观点 561

2.1 磁的库仑定律 磁场强度矢量H 磁偶极子 561

2.2 磁介质的磁化 磁极化强度矢量J及其与磁荷的关系 567

2.3 退磁场与退磁因子 569

2.4 两种观点的等效性 573

思考题 581

习题 581

3 介质的磁化规律 584

3.1 磁化率和磁导率 584

3.2 顺磁质和抗磁质 587

3.3 铁磁质的磁化规律 592

3.4 磁滞损耗 597

3.5 铁磁质的分类 599

3.6 铁磁质的微观结构 602

习题 605

4 边界条件 磁路定理 609

4.1 磁介质的边界条件 609

4.2 磁感应线在边界面上的“折射” 612

4.3 磁路定理 612

4.4 磁屏蔽 620

习题 621

5 磁场的能量和能量密度 626

习题 631

第七章 交流电 635

1 交流电概述 635

1.1 各种形式的交流电 635

1.2 描述简谐交流电的特征量 639

习题 642

2 交流电路中的元件 642

2.1 概述 642

2.2 交流电路中的电阻元件 644

2.3 交流电路中的电容元件 645

2.4 交流电路中的电感元件 647

2.5 小结 650

思考题 652

习题 652

3 元件的串联和并联(矢量图解法) 653

3.1 用矢量图解法计算串、并联电路 653

3.2 用矢量图解法计算同频简谐量的叠加 654

3.3 串联电路 657

3.4 并联电路 660

3.5 串、并联电路的应用(旁路、相移、滤波) 662

思考题 667

习题 669

4 交流电路的复数解法 674

4.1 用复数法计算同频简谐量的叠加 674

4.2 复电压、复电流及复阻抗的概念 675

4.3 串、并联电路的复数解法 677

4.4 复导纳 681

4.5 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 683

4.6 等效电源定理和Y--△阻抗代换公式的运用 687

4.7 有互感的电路计算 692

思考题 694

习题 696

5 交流电的功率 698

5.1 瞬时功率与平均功率 有效值和功率因数 698

5.2 有功电流与无功电流 提高功率因数的第一个作用 703

5.3 视在功率和无功功率 提高功率因数的第二个作用 705

5.4 有功电阻和电抗 707

5.5 电导与电纳 710

5.6 品质因数(Q值)、损耗角(δ)和耗散因数(tanδ) 712

思考题 715

习题 715

6 谐振电路与Q值的意义 718

6.1 串联谐振现象 谐振频率和位相差 718

6.2 储能和耗能和Q值的第一种意义 722

6.3 频率的选择性和Q值的第二种意义 725

6.4 电压分配和Q值的第三种意义 728

6.5 阻尼振荡和Q值的第四种意义 730

6.6 并联谐振电路 732

思考题 734

习题 735

7 交流电桥 735

7.1 基本原理 736

7.2 几种常用的交流电桥 738

思考题 740

习题 740

8 变压器原理 741

8.1 理想变压器 741

8.2 变比公式 743

8.3 输入和输出等效电路 747

8.4 阻抗的匹配 749

8.5 变压器的用途 751

思考题 752

习题 753

9 三相交流电 756

9.1 什么是三相交流电 相电压与线电压 756

9.2 三相电路中负载的联接 758

9.3 三相电功率 761

9.4 三相电产生旋转磁场 763

9.5 三相感应电动机的运行原理、结构和使用 767

思考题 770

习题 771

附录D 矢量图解法和复数法 772

D.1 一维同频简谐量的叠加问题 772

D.2 矢量图解法 773

D.3 复数的基本知识 775

D.4 复数法 777

D.5 小结 778

第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波 783

1 麦克斯韦电磁理论 783

1.1 麦克斯韦电磁理论产生的历史背景 783

1.2 位移电流 785

1.3 麦克斯韦方程组 793

1.4 边界条件 796

习题 799

2 电磁波 799

2.1 电磁波的产生和传播 799

2.2 偶极振子发射的电磁波 804

2.3 电磁波的性质 810

2.4 光的电磁理论 816

2.5 电磁波谱 819

3 电磁场的能流密度与动量 822

3.1 电磁场的能量原理和能流密度矢量 822

3.2 电磁场的动量 光压 827

3.3 电磁场是物质的一种形态 830

思考题 833

习题 834

4 似稳电路和迅变电磁场 835

4.1 似稳条件和集中参量 836

4.2 高频时杂散参量的处理 837

4.3 传输线与电报方程 839

4.4 微波的特点 843

习题 845

附录E 矢量分析提要 845

E.1 标量场和矢量场 845

E.2 标量场的梯度 846

E.3 矢量场的通量和散度 高斯定理 848

E.4 矢量场的环量和旋度 斯托克斯定理 853

E.5 一些公式 857

E.6 矢量场的类别和分解 858

E.7 磁场的矢量势 859

习题 864

第九章 电磁学的单位制 869

1 单位制和量纲 869

1.1 单位制 基本单位和导出单位 869

1.2 物理量的量纲 872

2 电磁学的单位制 873

2.1 MKSA有理制 873

2.2 高斯单位制 875

3 两种单位制中物理公式的转换 885

习题 891

习题答案 893

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