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第一章 真空中的静电场 1

1.1电荷和电荷守恒定律 1

一、电荷及其量子化 1

二、电荷守恒定律 3

三、电荷的相对论不变性 4

1.2库仑定律 4

一、点电荷 4

二、库仑定律 5

三、科学思想方法 7

四、静电力的叠加原理 8

1.3电场 电场强度 10

一、电场 10

二、电场强度 10

三、点电荷的场强公式 12

四、电场强度的叠加原理 13

五、电荷连续分布的带电体产生的电场强度 13

六、电场线17七、带电粒子在电场中的运动 17

1.4高斯定理 20

一、E通量 20

二、高斯定理 21

三、高斯定理的应用举例 25

1.5电势 30

一、静电场的环路定理 30

二、电势差 电势 32

三、电势叠加原理 33

四、电势参考点的选取原则 37

1.6电场强度与电势的微分关系 40

一、等势面 40

二、等势面的性质 41

三、电场强度与电势的微分关系 43

四、库仑定律与高斯定理以及环路定理的关系 48

五、库仑平方反比律的重要意义 48

阅读材料 卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究 50

思考题 51

习题 53

第二章 静电场中的导体和电介质 58

2.1导体和电介质 58

2.2静电场中的导体 59

一、导体的静电平衡条件 59

二、导体壳和静电屏蔽 65

2.3静电场中的电介质 67

一、电介质的极化 67

二、电极化强度矢量 68

三、电介质的极化规律 71

2.4有电介质时的高斯定理 72

一、电位移矢量 有电介质时的高斯定理 72

二、电介质的性质方程 电容率 73

三、电介质的击穿 74

四、关于D的进一步讨论 77

2.5静电场的边值关系 79

一、有电介质时的静电场方程 79

二、静电场的边值关系 79

三、电位移的折射定律 81

2.6唯一性定理 82

一、泊松方程和拉普拉斯方程 82

二、唯一性定理 83

三、唯一性定理的应用实例 85

2.7铁电体 压电效应 87

一、铁电体 87

二、压电效应 88

2.8电容器的电容 89

一、孤立导体的电容 89

二、电容器 89

三、电容器的联接 92

四、电容式传感器及其应用 93

2.9电容器储能 电场的能量密度 95

一、电容器储能 95

二、电场的能量密度 96

三、静电能 97

四、连续带电体系的静电能 101

五、电荷在外电场中的相互作用能 102

阅读材料 电介质击穿的危害及应用 103

一、电介质击穿的一般规律 103

二、电介质击穿的危害 105

三、电介质击穿的应用 105

阅读材料 电流变液的研究及应用 106

一、电流变液 106

二、电流变液研究的近期进展 107

三、电流变液的应用 107

思考题 107

习题 111

第三章 恒定电流 116

3.1电流场 116

一、电流密度矢量 116

二、电流的连续性方程 117

三、欧姆定律的微分形式 118

四、焦耳定律的微分形式 119

五、恒定电流条件 120

六、静电平衡过程的弛豫时间 121

3.2恒定电流场的边值关系 122

一、不同导电介质界面处的边值关系 122

二、导电介质与理想电介质界面处的边值关系 125

3.3电动势 125

一、非静电力 125

二、电动势 126

三、一段含源电路的欧姆定律 127

四、恒定电流场与恒定电场的基本规律 128

3.4金属导电的经典电子论 129

一、金属导电的经典电子论的基本概念 129

二、根据经典电子论推导欧姆定律的微分形式 131

三、金属的导电性与导热性 经典电子论的困难 133

3.5基尔霍夫定律 134

一、基尔霍夫第一定律 134

二、基尔霍夫第二定律 135

3.6逸出功 接触电势差 137

一、逸出功 137

二、内接触电势差 138

3.7温差电效应 139

一、塞贝克效应 139

二、佩尔捷效应 140

三、汤姆孙效应 140

四、温差电效应的应用 142

思考题 143

习题 144

第四章 恒定磁场 148

4.1磁场 148

一、基本磁现象 148

二、电流的磁效应 149

三、磁场 150

四、磁感应强度矢量 151

五、磁感应线 152

六、洛伦兹力 152

七、带电粒子在均匀磁场中的运动 153

八、非均匀磁场的磁约束 155

九、地球的磁场 156

十、霍尔效应 157

4.2电流的磁场 159

一、毕奥-萨伐尔定律 159

二、磁感应强度的叠加原理 161

三、典型电流的磁场 162

4.3匀速运动电荷的电磁场 168

一、匀速运动电荷的电磁场（非相对论的） 168

二、电场和磁场的相对性 169

三、不同惯性系中电磁场量的变换 170

四、运动电荷的电磁场（相对论的） 171

五、匀速运动电荷间的相互作用力 175

4.4磁场的高斯定理和安培环路定理 179

一、磁场的高斯定理 179

二、安培环路定理 181

三、磁矢势与A-B效应 183

四、确定是否“无限长”的一个原则 190

4.5磁场对载流导体的作用 190

一、安培定律 190

二、磁场对平面载流线圈的作用 194

阅读材料 对称性原理及其在电磁学中的应用 197

一、对称性 197

二、对称变换 198

三、因果关系 对称性原理 199

四、对称性原理的应用 200

五、关于高斯定理和安培环路定理 205

六、对称性原理是更基本的规律 205

思考题 205

习题 207

第五章 磁介质 214

5.1磁介质的磁化 214

一、分子电流 磁化强度 214

二、磁化电流 217

5.2有磁介质时磁场的基本规律 220

一、磁场强度 有磁介质时磁场的安培环路定理 220

二、有磁介质时磁场的高斯定理 221

三、线性磁介质 222

四、恒定磁场的边值关系 223

5.3铁磁质 227

一、铁磁质的磁化规律 228

二、铁磁质的分类 230

三、铁磁性的微观机理 232

四、磁滞损耗 234

5.4磁路 235

一、铁磁质与非铁磁质界面处磁场的分布 235

二、磁路定理 236

三、气隙的磁力 239

四、磁屏蔽 239

科学家简介 法拉第 240

思考题 241

习题 242

第六章 电磁感应 247

6.1电磁感应定律 247

一、电磁感应现象的发现 247

二、法拉第电磁感应定律 248

三、楞次定律 249

四、用负号表示感应电动势的方向 250

五、负号存在的相对性和必要性 252

六、其它科学家的工作 253

七、标量的方向 255

6.2动生电动势和感生电动势 256

一、动生电动势和洛伦兹力 256

二、感生电动势和感应电场 258

三、变化磁场的无源性 259

四、电场的环流 260

五、电磁感应与相对性原理 260

六、电子感应加速器的原理 265

6.3互感和自感 266

一、互感 266

二、自感 268

三、互感与自感的关系 269

四、线圈的顺接和反接 270

6.4磁场的能量 271

一、自感线圈的磁能 271

二、互感线圈的磁能 272

三、磁能密度 274

6.5暂态过程 276

一、RL电路的暂态过程 276

二、RC电路的暂态过程 278

三、RLC电路的暂态过程 280

6.6继电器和电磁阀 282

一、中间继电器 282

二、电流继电器 282

三、时间继电器 283

四、热继电器 283

五、速度继电器 284

六、电磁阀 285

科学家简介 麦克斯韦 286

思考题 287

习题 289

第七章 电磁场理论基础 电磁波 294

7.1位移电流 295

一、位移电流 295

二、全电流 298

7.2麦克斯韦方程组和电磁波 301

一、麦克斯韦方程组 301

二、介质的性质方程和边值关系 301

三、麦克斯韦方程组的对称性与磁单极子 302

四、电磁波 303

7.3单色平面电磁波 306

一、单色波的波动方程 307

二、平面电磁波 308

三、电磁波的能量和能量守恒定律 310

四、电磁场的动量和动量守恒定律 311

五、光压 312

六、电磁场是物质的一种形态 312

7.4电磁波的辐射 313

一、电偶极振子 313

二、电偶极振子发射的电磁波 313

思考题 316

习题 316

第八章 电磁学与当代高新技术 317

8.1超级电容器 317

一、超级电容器的容量范围 318

二、超级电容器的原理 318

三、超级电容器的结构 318

四、超级电容器的性能参量 319

五、超级电容器的主要特点 321

六、超级电容器的应用 323

8.2磁电子学 325

一、磁电阻效应 325

二、巨磁电阻效应 325

三、产生巨磁电阻的基本原理 327

四、巨磁电阻效应的应用 328

五、磁电子学 328

8.3磁光效应 330

一、磁光效应的类型 330

二、磁光效应的物理原理 332

三、磁光效应的应用 332

8.4等离子体 334

一、物质的第四态 334

二、等离子体内的磁场 336

三、磁场对等离子体的作用 337

四、热核反应 339

五、等离子体的约束 340

8.5超导体 342

一、引言 342

二、超导体的基本性质 343

三、高温超导体 346

四、超导材料的应用 347

附录1矢量分析提要 351

一、标量场和矢量场 351

二、标量场的梯度 352

三、矢量场的通量和散度 高斯定理 352

四、矢量场的环流和旋度 斯托克斯定理 356

五、常用公式 359

六、矢量场的类别和分解 360

附录2基本物理常量 364

习题答案 365

参考文献 373