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第三篇 电磁学 3

第九章 真空中静电场的基本性质 3

9.1 电荷与物质 3

一、物质的电结构 3

二、摩擦起电和感应起电 5

三、导体与绝缘体 8

9.2 库仑定律 9

一、库仑定律 9

二、电量的单位 13

9.3 电场强度 电力线 15

一、场的概念 15

二、电场强度 17

三、场的迭加原理 19

1.电力线 25

四、电力线与电通量 25

2.电通量 28

9.4 高斯定理 30

一、高斯定理 30

二、高斯定理的应用 35

9.5 电荷在电场中所受的力 40

一、点电荷在电场中所受的力 41

二、点电荷系在电场中所受的力 44

9.6 电场力的功 电势 47

一、静电场力的功 电势能 47

二、电势和电势差 51

三、电势迭加原理 54

四、等势面 59

9.7 场强与电势的关系 63

练习题 67

9.8 泊松方程和拉普拉斯方程 67

10.1 静电场中的导体 73

一、导体达到静电平衡的条件和性质 73

第十章 导体与电介质 73

二、尖端效应 电晕 78

三、静电感应和静电屏蔽 80

10.2 电容器 84

一、导体的电容 电容器 84

二、电容器的联接 91

1.电容器的并联 91

2.电容器的串联 92

三、电容式传感器 94

2.变化极板重迭面积的电容传感器 95

3.变化两极板之间介质的电容传感器 95

1.变化极板间隙的电容传感器 95

10.3 电介质的极化 97

一、电介质的极化 97

二、极化强度及其与束缚电荷的关系 101

10.4 电介质中的电场 104

10.5 电位移矢量 有介质存在时的高斯定理 108

10.6 压电效应与逆压电效应 112

一、压电效应及其应用 112

二、逆压电效应及其应用 112

10.7 电场的能量 113

一、带电体系的能量 113

二、电场的能量 115

三、电场能量与电荷的相互作用能 118

练习题 119

一、电流与电流强度 123

11.1 电流强度与电流密度 123

第十一章 直流电 123

二、电流密度 125

11.2 导体的电阻 欧姆定律 129

一、电阻与电阻率 129

二、欧姆定律及其微分形式 133

三、电阻的接法 136

1.电阻的串联 136

2.电阻的并联 136

11.3 电阻式传感器 137

一、变阻器式传感器 138

二、电阻应变片 138

三、热电阻传感器 140

11.4 电流的功和功率 焦耳定律 142

一、电流的功和功率 142

二、焦耳定律及其微分形式 144

11.5 电动势、闭合电路和不均匀电路的欧姆定律 147

一、电源电动势 147

二、闭合电路的欧姆定律 151

三、一段不均匀电路的欧姆定律 155

11.6 基尔霍夫定律 158

一、基尔霍夫第一定律 158

二、基尔霍夫第二定律 160

11.7 电桥 电位差计 163

一、直流电桥 163

二、电位差计 167

11.8 金属导电的电子理论 169

一、金属的电子导电性 170

二、用经典电子论观点讨论欧姆定律和焦耳定律 172

三、经典电子论的局限 175

一、金属中电子的逸出功 176

11.9 接触电现象和温差电现象 176

二、接触电现象和接触电势差 180

三、温差电动势 温差电偶 183

11.10 气体导电 187

一、气体的导电性 187

二、气体放电的几种形式及其应用 190

1.辉光放电 190

2.弧光放电 191

3.火花放电 192

练习题 192

第十二章 电流与磁场 198

12.1 磁场 198

一、基本磁现象 198

二、电流的磁效应 200

三、磁场 203

12.2 磁感应强度B及磁场对运动电荷的作用力 204

一、B的定义 204

二、磁感应线 206

三、运动电荷在磁场中所受的力 209

四、霍耳效应 211

五、霍耳元件 213

12.3 带电粒子在磁场中的运动 214

一、带电粒子在均匀磁场中的运动 214

二、离子荷质比的测定 质谱仪 217

三、电子荷质比的测定 218

四、回旋加速器的基本原理 222

12.4 载流导线在磁场中所受的力 224

一、磁场对电流元的作用力 224

二、平面截流线圈在均匀磁场中所受的作用 228

1.直流电动机基本原理 231

三、应用举例 231

2.磁电式电表 232

12.5 电流的磁场 234

一、无限长直载流导线周围的磁场 234

二、安培环路定律 236

三、安培环路定律的应用 238

四、毕奥—萨伐尔定律 242

五、磁感应通量 磁场的高斯定理 246

12.6 磁介质 介质中的磁场 248

一、磁介质和分子电流 磁化强度矢量 248

二、磁场强度 有介质存在时的安培环路定律 251

三、铁磁质 255

练习题 257

一、电磁感应现象 263

13.1 电磁感应基本定律 263

第十三章 电磁感应与电磁场 263

二、楞次定律 265

三、法拉第电磁感应定律 267

13.2 动生电动势和感生电动势 271

一、动生电动势 271

二、感生电动势 276

13.3 自感与互感 280

一、自感现象和自感系数 280

二、互感现象与互感系数 284

13.4 磁场的能量 287

一、自感储能 287

二、电流体系的相互作用能 289

三、磁场的能量 290

13.5 电磁感应现象的应用举例 294

一、涡流现象及其应用 295

二、电子感应加速器 297

三、感应式传感器 298

四、电感式传感器 299

13.6 麦克斯韦方程组和电磁场 302

一、位移电流及其所产生的磁场 302

二、电磁场与麦克斯韦方程 306

练习题 308

第十四章 交流电路 313

14.1 交流电基本性质 313

一、关于交流电的基本概念 313

二、正弦交流电的产生 315

三、正弦交流电的基本参数 316

1.频率和周期 317

2.峰值和有效值 318

3.位相 319

四、正弦交流电的旋转矢量表示法 321

五、两同频率交流电的迭加 322

14.2 交流电路中的电阻、电感和电容 324

一、交流电路中的电阻 324

二、纯电感电路 327

三、纯电容电路 331

14.3 RLG串、并联电路 谐振 337

一、RL串联电路 337

二、RC串联电路 341

三、RLC串联电路 串联谐振 344

四、RC并联电路 349

五、RLC并联电路 并联谐振 351

14.4 交流电的复数表示法 交流欧姆定律 354

一、交流电的复数表示法 354

二、复阻抗 交流欧姆定律 355

三、交流电桥 360

四、变压器 363

14.5 三相交流电 366

一、三相交流电源 366

二、三相电路负载的连接方法 369

三、异步电动机 371

练习题 374

附录Ⅳ 矢量分析(二)——场的描述 379

Ⅳ.1 标量场的梯度 380

一、梯度和它的路径积分 380

二、几种标量场的梯度 382

1.热传导 382

2.扩散 383

3.电导 384

一、发散的矢量场 385

Ⅳ.2 矢量场的散度 385

二、通量 386

三、散度 388

四、高斯定理 389

五、高斯定理的应用 392

1.静电学高斯定理 392

2.流场流量方程 392

3.热传导的流量方程 393

4.电量的连续性方程 393

5.扩散方程 393

6.泊松方程 394

7.变换公式?的证明 394

Ⅳ.3 矢量场的旋度 395

一、有涡旋的矢量场 395

二、环流 396

三、旋度 397

四、斯托克斯定理 398

五、斯托克斯定理的应用 401

Ⅳ.4 无旋场和无散场 402

Ⅳ.5 一些常用的矢量分析公式 402

附录Ⅴ 复数运算 406

Ⅴ.1 复数表示形式 406

Ⅴ.2 复数的运算 408

1.复数的加减 408

2.复数的乘除 408

3.求导数和求积分 409

Ⅴ.3 周期性函数的复数表示 410

Ⅵ.1 牛顿力学中的相对性原理 412

一、相对性原理 412

附录Ⅵ 狭义相对论简介 412

二、伽利略变换 414

Ⅵ.2 光速实验 416

Ⅵ.3 相对论的运动学 419

一、洛仑兹变换 419

二、洛仑兹变换的几个特点 421

1.相对的“同时” 423

2.长度的缩短 424

3.时间的变慢 425

4.速度的合成公式 427

Ⅵ.4 相对论的动力学 428

一、相对论的动量 质速关系 429

二、质能关系 434

三、相对论与电磁场 438

附录Ⅶ 一些常用单位的换算因子和常用的物理常数 440

附录Ⅷ 电磁学国际制(SI)单位 445