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第1章 静电场 1

1．1 电荷 1

1．1．1 摩擦起电 1

1．1．2 物体的电结构 1

1．1．3 电荷守恒性 2

1．1．4 电荷的量子性 2

1．1．5 电荷不变性 3

1．1．6 导体、绝缘体和半导体 3

1．2 库仑定律 4

1．2．1 库仑定律的表述 4

1．2．2 叠加原理 5

1．3 电场和电场强度 6

1．3．1 电场 6

1．3．2 电场强度 6

1．3．3 电场强度的计算 8

1．4 高斯定理及应用 14

1．4．1 电场线 14

1．4．2 电通量 16

1．4．3 高斯定理 17

1．4．4 高斯定理的应用 20

1．5 电势 23

1．5．1 电场力所做的功 23

1．5．2 静电场的环路定理 24

1．5．3 电势能 25

1．5．4 电势差和电势 25

1．5．5 电势的计算 26

1．5．6 等势面 29

1．5．7 电场强度与电势梯度的关系 30

1．6 静电能 32

1．6．1 电荷与电场的相互作用能 32

1．6．2 点电荷系的相互作用能 33

1．6．3 静电场中的电偶极子 34

1．6．4 带电体的静电能 36

思考题 38

习题 41

第2章 静电场中的导体 48

2．1 导体的静电平衡性质 48

2．1．1 导体的静电平衡条件 48

2．1．2 静电平衡时导体上的电荷分布 49

2．2 静电屏蔽 51

2．3 有导体存在时静电场的分析与计算 52

2．4 静电场的唯一性定理 57

2．4．1 唯一性定理 57

2．4．2 几个引理 57

2．4．3 唯一性定理的证明 58

2．4．4 从唯一性定理看静电屏蔽 58

2．5 静电应用 59

2．5．1 静电除尘器 59

2．5．2 静电喷涂 60

2．5．3 静电复印 60

2．6 电容和电容器 61

2．6．1 孤立导体的电容 61

2．6．2 电容器及其电容 62

2．6．3 几种常见电容器的电容 62

2．6．4 电容器的连接 64

2．7 电容传感器 66

2．7．1 面积变化型电容传感器 66

2．7．2 极距变化型电容传感器 67

2．7．3 变介电常数型电容传感器 68

2．8 静电场的能量 68

2．8．1 带电导体的静电能 68

2．8．2 电场的能量 69

2．8．3 静电场对导体的作用力 70

思考题 72

习题 75

第3章 静电场中的电介质 83

3．1 电介质对电场的影响 83

3．2 电介质的极化 84

3．3 极化强度和极化电荷 86

3．3．1 极化强度的定义 86

3．3．2 极化强度与电场强度的关系 87

3．3．3 极化电荷与极化强度的关系 87

3．4 有电介质时的静电场方程 94

3．4．1 电位移矢量D与有介质时的高斯定理 94

3．4．2 有介质时的静电场环路定理 96

3．4．3 静电场的边界条件 96

3．5 有介质时的静电能 102

3．5．1 电介质中静电能的定义 102

3．5．2 电介质中电场能 103

思考题 107

习题 108

第4章 稳恒电流 114

4．1 电流和电流密度 114

4．1．1 电流 114

4．1．2 电流密度 115

4．1．3 电流线 116

4．1．4 电流的连续性方程 116

4．1．5 稳恒电流与稳恒电场 116

4．2 欧姆定律和电阻 117

4．2．1 欧姆定律 117

4．2．2 电阻率 118

4．2．3 电阻应变片 119

4．2．4 欧姆定律的微分形式 121

4．3 电功率和焦耳定律 121

4．3．1 电功率 121

4．3．2 焦耳定律 122

4．3．3 焦耳定律的微分形式 122

4．4 金属导电的经典微观解释 122

4．5 电源和电动势 124

4．5．1 电源的作用 124

4．5．2 非静电场的强度 125

4．5．3 电动势 126

4．5．4 全电路欧姆定律和一段含源电路的欧姆定律 126

4．5．5 稳恒电场在稳恒电路的作用 127

4．6 两种常见的电源 129

4．6．1 化学电源 129

4．6．2 温差电源 131

4．7 电路定理 133

4．7．1 基尔霍夫定律 133

4．7．2 叠加原理 135

4．7．3 电压源与电流源 137

4．7．4 戴维宁定理 138

4．7．5 诺尔顿定理 139

思考题 140

习题 142

第5章 稳恒磁场 149

5．1 磁的基本现象 149

5．1．1 磁铁 149

5．1．2 电流的磁效应 149

5．1．3 磁体对电流的作用 150

5．1．4 磁体对运动电子的作用 150

5．1．5 平行电流间的相互作用 150

5．1．6 载流螺线管与磁体相互作用 150

5．2 安培定律 151

5．3 磁场与磁感应强度 154

5．3．1 磁场 154

5．3．2 磁感应强度 154

5．3．3 磁感应线 156

5．4 毕奥-萨伐尔定律 157

5．4．1 毕奥-萨伐尔定律 157

5．4．2 毕奥-萨伐尔定律的应用 157

5．4．3 运动电荷的磁场 163

5．5 磁场的高斯定理 164

5．5．1 磁通量 164

5．5．2 高斯定理 164

5．6 安培环路定理 166

5．6．1 安培环路定理 166

5．6．2 安培环路定理的应用 168

5．7 磁场对载流线圈的作用 173

5．7．1 磁场对载流直导线的作用 173

5．7．2 磁场对载流线圈的作用 173

5．7．3 磁场对磁偶极子的作用 175

5．7．4 磁场对磁场作用——磁悬浮 176

5．8 磁场对运动电荷的作用 177

5．8．1 带电粒子在磁场中的运动 177

5．8．2 带电粒子在电场和磁场中运动举例 180

5．8．3 洛伦兹力与安培力 186

思考题 188

习题 190

第6章 磁场中的磁介质 196

6．1 磁介质对磁场的影响 196

6．2 磁介质的磁化 197

6．2．1 原子的磁矩 197

6．2．2 顺磁质的磁化 199

6．2．3 抗磁质的磁化 199

6．3 磁化强度与磁化电流 200

6．3．1 磁化强度的定义 200

6．3．2 磁化强度与磁感应强度的关系 201

6．3．3 磁化电流 201

6．3．4 磁化电流与磁化强度的关系 202

6．3．5 磁化电流面密度与磁化强度的关系 203

6．3．6 磁化电流体密度与磁化强度的关系 204

6．4 有磁介质时的稳恒磁场方程 207

6．4．1 有介质时的高斯定理 207

6．4．2 磁场强度H与有介质时的安培环路定理 207

6．4．3 稳恒磁场的边界条件 208

6．5 铁磁质 212

6．5．1 磁滞回线 212

6．5．2 磁畴 214

6．5．3 磁路定理 215

6．6 超导体 217

6．6．1 超导体的基本性质 217

6．6．2 迈斯纳效应 218

6．6．3 BCS理论 219

6．6．4 第二类超导体 220

6．6．5 约瑟夫森效应 220

思考题 221

习题 223

第7章 变化的电磁场 228

7．1 电磁感应定律 228

7．1．1 电磁感应现象 228

7．1．2 电磁感应定律 230

7．1．3 楞次定律 231

7．2 动生电动势和感生电动势 233

7．2．1 动生电动势 233

7．2．2 电磁感应中的能量转换关系 235

7．2．3 感生电动势和感生电场 235

7．2．4 电磁感应的应用 239

7．3 自感和互感 242

7．3．1 自感 242

7．3．2 互感 245

7．4 磁场的能量 252

7．4．1 自感磁能 252

7．4．2 互感磁能 252

7．4．3 磁场的能量 253

7．5 位移电流 254

7．5．1 位移电流 255

7．5．2 全电流安培环路定理 257

7．6 麦克斯韦方程组与电磁波 260

7．6．1 麦克斯韦方程组 260

7．6．2 自由空间的平面电磁波 261

7．6．3 电磁波的能量 263

7．6．4 电磁波的动量 264

7．6．5 电磁波的产生与辐射 265

7．6．6 电磁波谱 270

思考题 273

习题 275

习题答案 285

参考书目 296