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绪论 1

第一章 静电场 12

1.1 库仑定律 12

1.1.1 库仑的电斥力扭秤实验和电引力单摆实验，电力平方反比律 13

1.1.2 库仑定律的表述和物理内涵，电力叠加原理 17

1.1.3 库仑定律的成立条件、适用范围和理论地位 19

1.1.4 电荷的基本性质，电荷守恒定律 21

1.1.5 卡文迪什-麦克斯韦精确验证电力平方反比律的示零实验和理论分析 24

1.2 电场，电场强度，场强叠加原理 31

1.2.1 超距作用和近距作用 31

1.2.2 电场，电场强度，场强叠加原理 33

1.2.3 用场强叠加原理求场强 34

1.3 静电场的高斯定理 40

1.3.1 矢量场的性质，源与旋，通量与环流，高斯定理与环路定理 40

1.3.2 静电场的高斯定理 41

1.3.3 用高斯定理计算场强 45

1.4 静电场的环路定理，电势 52

1.4.1 静电场的环路定理 52

1.4.2 电势 54

1.4.3 电势叠加原理 57

1.4.4 电势的计算 58

1.4.5 电势的梯度，场强和电势的微分关系 61

本章小结 66

习题 68

第二章 静电场中的导体和电介质 73

2.1 概述 73

2.2 静电场中的导体 74

2.2.1 导体的静电平衡条件，静电平衡导体的基本性质 74

2.2.2 导体空腔与静电屏蔽 77

2.2.3 静电场边值问题的唯一性定理 81

2.3 电容和电容器 82

2.3.1 孤立导体的电容 83

2.3.2 电容器及其电容 83

2.3.3 电容器的串并联 87

2.4 电介质的极化 88

2.4.1 极化现象 88

2.4.2 极化的微观机制：分子电偶极子模型，有极分子和无极分子，取向极化和位移极化 89

2.4.3 极化的定量描绘——极化强度矢量P，极化电荷q′，退极化场E′ 91

2.4.4 极化强度矢量和极化电荷分布的关系 92

2.4.5 极化强度矢量P和总场强E的关系——极化规律 95

2.5 有电介质存在时的静电场 96

2.5.1 电位移矢量D，有电介质时静电场的完备方程组 96

2.5.2 有电介质时静电场的计算 99

2.6 静电能 104

2.6.1 带电体系的静电势能 105

2.6.2 电容器储存的静电能 109

2.6.3 静电场的能量 110

2.6.4 静电能的计算 111

本章小结 114

习题 117

第三章 直流电 121

3.1 电流，电流强度，电流密度，电流的连续方程，电流的恒定条件 121

3.1.1 电流，电流强度，电流密度矢量 121

3.1.2 电流的连续方程，电流的恒定条件 123

3.2 欧姆定律，焦耳定律，德鲁德金属导电的经典电子论 124

3.2.1 欧姆定律，电阻 124

3.2.2 焦耳定律 127

3.2.3 德鲁德的金属导电经典电子论 128

3.3 电源 131

3.3.1 电源的电动势 131

3.3.2 电源的路端电压，全电路欧姆定律 133

3.3.3 电源的功率 134

3.3.4 直流电路中恒定电场的作用 135

3.3.5 各种直流电源 137

3.4 直流电路，基尔霍夫方程组 141

3.4.1 简单电路——串并联电路 141

3.4.2 复杂电路，基尔霍夫方程组 144

本章小结 147

习题 148

第四章 恒定磁场 152

4.1 指南针——中国古代的伟大发明 152

4.2 奥斯特实验 155

4.2.1 奥斯特实验 155

4.2.2 相关实验和研究课题 156

4.3 毕奥-萨伐尔定律 159

4.3.1 毕奥-萨伐尔定律的建立 159

4.3.2 磁感应强度B 163

4.3.3 载流回路的磁场（用毕-萨定律计算磁场） 164

4.3.4 极矢量与轴矢量 171

4.4 恒定磁场的高斯定理 172

4.4.1 磁感应线（磁场线） 172

4.4.2 恒定磁场的高斯定理 173

4.4.3 磁矢势，A-B效应 175

4.4.4 磁单极子 177

4.5 恒定磁场的安培环路定理 178

4.5.1 恒定磁场的安培环路定理 178

4.5.2 用安培环路定理计算磁场 181

4.6 安培定律 184

4.6.1 安培定律的建立 184

4.6.2 安培定律＝毕萨定律＋安培力公式 192

4.6.3 磁场对载流线圈的作用，磁矩，磁电式电流计，直流发电机 194

4.7 洛伦兹力 202

4.7.1 洛伦兹力 202

4.7.2 带电粒子在均匀、恒定磁场中的运动，回旋加速器，质谱仪 206

4.7.3 电子的发现及其基本性质的实验测量——J．J．汤姆孙阴极射线实验，考夫曼β射线实验，密立根油滴实验 214

4.7.4 霍尔效应，量子霍尔效应 219

4.7.5 带电粒子在非均匀磁场中的运动——漂移，浸渐不变量，等离子体的磁约束，逃逸锥 221

本章小结 225

习题 228

第五章 磁介质 233

5.1 物质磁性的来源，磁荷观点与分子电流观点 233

5.2 顺磁质和抗磁质 235

5.2.1 顺磁质 235

5.2.2 抗磁质 235

5.3 磁化的规律 238

5.3.1 磁化的描绘——磁化强度矢量M，磁化电流IM，附加磁场B′ 238

5.3.2 磁化强度矢量M与磁化电流IM的关系 239

5.3.3 磁化强度矢量M与总磁场B的关系——磁化的规律 242

5.4 有磁介质存在时，磁场的高斯定理和安培环路定理 243

5.5 磁荷观点 247

5.6 铁磁质 250

5.6.1 铁磁质的磁化规律 250

5.6.2 铁磁质的磁滞损耗 253

5.6.3 铁磁质的分类及其应用 254

5.6.4 铁磁质的磁化机制 256

5.7 磁场的边界条件 257

本章小结 258

习题 259

第六章 电磁感应 261

6.1 法拉第电磁感应定律 261

6.1.1 电磁感应现象的发现 261

6.1.2 法拉第对电磁感应的研究，法拉第的场论思想，法拉第寻找联系追求统一解释的不懈努力 263

6.1.3 法拉第电磁感应定律 267

6.1.4 楞次定律 270

6.1.5 涡电流，电磁阻尼与电磁驱动 271

6.2 动生电动势与感生电动势，洛伦兹力与涡旋电场 272

6.2.1 动生电动势，交流发电机 273

6.2.2 感生电动势，涡旋电场，电子感应加速器 277

6.3 自感与互感 284

6.3.1 自感系数和互感系数 284

6.3.2 自感磁能和互感磁能 292

6.3.3 磁场的能量和能量密度 294

6.4 暂态过程 295

6.4.1 RL电路的暂态过程 295

6.4.2 RC电路的暂态过程 297

6.4.3 RLC电路的暂态过程 299

6.4.4 灵敏电流计 300

6.5 超导体 303

6.5.1 零电阻现象 303

6.5.2 迈斯纳效应 304

6.5.3 磁通量子化，约瑟夫森效应 306

6.5.4 超导体的唯象理论——二流体模型和伦敦方程 306

6.5.5 BCS理论介绍 311

6.5.6 高Tc超导材料 312

本章小结 312

习题 315

第七章 交流电 319

7.1 交流电概述 319

7.1.1 交流电的基本形式是简谐交流电 319

7.1.2 简谐交流电的特征量 321

7.1.3 交流电路的基本假设 323

7.2 交流电路中的元件 325

7.2.1 交流电路中的电阻元件 325

7.2.2 交流电路中的电感元件 326

7.2.3 交流电路中的电容元件 327

7.3 元件的串并联——矢量图解法 328

7.3.1 一维同频简谐量的叠加——三角函数法 328

7.3.2 串并联交流电路的矢量图解法 329

7.4 交流电路的复数解法 335

7.4.1 复数的基本知识 335

7.4.2 交流电的复数表示 337

7.4.3 串并联交流电路的复数解法 338

7.4.4 串并联交流电路的应用 340

7.4.5 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 342

7.4.6 交流电桥 343

7.4.7 有互感的电路计算 346

7.5 谐振电路 346

7.5.1 RLC串联谐振电路 346

7.5.2 频率选择性，通频带宽度 348

7.5.3 Q值的物理意义 350

7.5.4 RLC并联谐振电路 351

7.6 交流电的功率 352

7.6.1 瞬时功率和平均功率 352

7.6.2 功率因数cos？ 354

7.7 变压器原理 356

7.7.1 理想变压器 356

7.7.2 电压变比公式 357

7.7.3 电流变比公式 358

7.7.4 阻抗变比公式 359

7.7.5 功率传输效率 359

7.7.6 各种变压器 359

7.8 三相交流电 360

7.8.1 三相交流电，相电压与线电压 360

7.8.2 三相电路中负载的连接 361

7.8.3 三相交流电的功率 362

7.8.4 三相感应电动机的基本原理 362

本章小结 364

习题 366

第八章 麦克斯韦电磁场理论 370

8.1 简要的历史回顾 370

8.1.1 两个基本问题，两种不同观点，两类理论探索，两个学派 370

8.1.2 韦伯的基本电磁力公式——超距作用的电磁理论 372

8.1.3 麦克斯韦建立电磁场理论的三篇论文 374

8.1.4 洛伦兹力公式——基本的电磁力公式 379

8.2 麦克斯韦电磁场方程组 380

8.2.1 对象，目标，方法，数学手段 380

8.2.2 位移电流、安培环路定理的推广 380

8.2.3 麦克斯韦电磁场方程组 383

8.3 电磁波，赫兹实验 387

8.3.1 电磁波及其性质 387

8.3.2 赫兹电磁波实验 390

8.3.3 电磁辐射 394

8.3.4 电磁波谱 396

8.4 几点说明 397

本章小结 399

习题 400

第九章 匀速运动点电荷的电场与磁场 401

9.1 狭义相对论的基本概念，主要结论和相关公式 401

9.2 匀速运动点电荷的电场 404

9.2.1 狭义相对论与电磁学 404

9.2.2 匀速运动点电荷对静止检测点电荷的作用力 405

9.2.3 匀速运动点电荷的电场 408

9.3 匀速运动点电荷的磁场 409

9.3.1 两运动点电荷之间的作用力 409

9.3.2 匀速运动点电荷的磁场 412

9.4 电场与磁场的相对论变换 413

本章小结 413

附录 415

附录一 电磁学单位制 415

附录二 矢量分析 418

习题答案 422

参考书目 430