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第7章 静电场 1

7.1 库仑定律 1

7.1.1 电荷 1

7.1.2 库仑定律 3

7.1.3 电力的叠加原理 4

7.2 电场 电场强度 4

7.2.1 电场 4

7.2.2 电场强度 5

7.2.3 电场强度的计算 6

7.3 静电场的高斯定理 11

7.3.1 电场线 11

7.3.2 电通量 12

7.3.3 高斯定理 14

7.3.4 利用高斯定理求静电场的分布 15

7.4 静电场的环路定理 电势 19

7.4.1 静电场的环路定理 19

7.4.2 静电势能 20

7.4.3 电势和电势差 21

7.4.4 电势的计算 22

7.4.5 等势面 25

7.4.6 电势梯度 26

7.5 静电场中的电偶极子 28

7.5.1 电偶极子在外电场中所受的力矩 28

7.5.2 电偶极子在外电场中的电势能 29

本章提要 29

习题 31

第8章 静电场中的导体和电介质 36

8.1 静电场中的导体 36

8.1.1 导体的静电平衡条件 36

8.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 37

8.1.3 静电屏蔽 40

8.1.4 静电技术在实际中的应用 42

8.2 静电场中的电介质 43

8.2.1 电介质对电场的影响 43

8.2.2 电介质的极化 44

8.2.3 电极化强度 46

8.3 有电介质时的高斯定理 47

8.3.1 电位移和有电介质时的高斯定理 48

8.3.2 有电介质时高斯定理的应用 48

8.4 电容 电容器 50

8.4.1 孤立导体的电容 50

8.4.2 电容器的电容 50

8.4.3 电容器的连接 53

8.5 静电场的能量 53

8.5.1 电荷系的静电能 54

8.5.2 电容器的能量 55

8.5.3 静电场的能量 能量密度 55

本章提要 57

习题 58

第9章 稳恒磁场 63

9.1 稳恒电流 电动势 63

9.1.1 电流 电流密度 63

9.1.2 欧姆定律的微分形式 65

9.1.3 电源和电动势 65

9.2 磁场 磁感应强度 66

9.2.1 磁的基本现象 66

9.2.2 磁场与磁感应强度 67

9.2.3 磁感应线 69

9.3 毕奥—萨伐尔定律 70

9.3.1 毕奥—萨伐尔定律的内容 70

9.3.2 毕奥—萨伐尔定律的应用 70

9.3.3 运动电荷的磁场 75

9.4 磁场的高斯定理和安培环路定理 75

9.4.1 磁通量 磁场的高斯定理 75

9.4.2 安培环路定理 76

9.4.3 安培环路定理的应用 78

9.5 磁场对载流导线的作用 81

9.5.1 安培力 81

9.5. 2磁场对载流线圈的作用 磁矩 84

9.6 磁场对运动电荷的作用 86

9.6.1 洛伦兹力 86

9.6.2 带电粒子在磁场中的运动 87

9.6.3 霍耳效应 89

9.7 磁场中的磁介质 90

9.7.1 磁介质对磁场的影响 90

9.7.2 磁介质的磁化 91

9.7.3 磁化强度矢量M与磁化电流 93

9.7.4 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度矢量H 94

9.7.5 铁磁质 96

本章提要 99

习题 101

第10章 电磁感应 麦克斯韦方程组 106

10.1 法拉第电磁感应定律 106

10.1.1 电磁感应现象 106

10.1.2 法拉第电磁感应定律 107

10.1.3 楞次定律 108

10.2 动生电动势和感生电动势 110

10.2.1 动生电动势 110

10.2.2 感生电动势与感生电场 114

10.2.3 涡电流及电磁阻尼 117

10.3 互感与自感 118

10.3.1 互感 118

10.3.2 自感 120

10.4 磁场的能量和能量密度 121

10.5 麦克斯韦方程组 电磁波 123

10.5.1 位移电流 123

10.5.2 安培环路定理的普遍表达式 125

10.5.3 麦克斯韦方程组 126

10.5.4 电磁波 127

10.6 超导 129

10.6.1 超导体的物理特性 130

10.6.2 BCS理论简介 131

10.6.3 约瑟夫森效应 131

10.6.4 超导在技术中的应用 132

本章提要 133

习题 134

第11章 狭义相对论力学基础 139

11.1 狭义相对论的基本原理 140

11.1.1 绝对时空观和伽利略变换 140

11.1.2 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理 141

11.2 洛伦兹变换 144

11.3 时间延缓和长度收缩 148

11.3.1 同时的相对性 148

11.3.2 时间延缓 150

11.3.3 长度收缩 152

11.3.4 因果律 153

11.4 相对论速度变换 154

11.5 相对论动力学基础 156

11.5.1 相对论动量和质量 156

11.5.2 质能关系 157

11.5.3 相对论能量和动量的关系 161

11.6 广义相对论简介 163

本章提要 164

习题 165

第12章 量子物理基础 168

12.1 黑体辐射和能量子假设 168

12.1.1 黑体辐射 168

12.1.2 普朗克能量子假设 169

12.2 光的粒子性 171

12.2.1 光电效应 171

12.2.2 爱因斯坦光子假设和光电效应方程 173

12.2.3 康普顿效应 174

12.2.4 光的波粒二象性 176

12.3 氢原子光谱 177

12.3.1 氢原子光谱的规律性 177

12.3.2 玻尔的氢原子理论 177

12.4 粒子的波动性与波函数 180

12.4.1 德布罗意波 180

12.4.2 德布罗意波的实验验证 181

12.4.3 波函数的统计解释 182

12.4.4 自由粒子波函数 184

12.5 不确定关系 185

12.6 薛定谔方程 187

12.6.1 自由粒子薛定谔方程 187

12.6.2 薛定谔方程和哈密顿量 188

12.6.3 定态薛定谔方程 189

12.7 一维势场中的粒子 190

12.7.1 一维无限深方势阱中的粒子 190

12.7.2 势垒贯穿 193

12.7.3 简谐振子 195

12.8 原子中的电子 196

12.8.1 轨道角动量 196

12.8.2 氢原子 197

12.8.3 电子自旋和泡利不相容原理 201

12.8.4 4个量子数和原子的壳层结构 202

12.9 激光 204

12.9.1 激光的产生 204

12.9.2 激光的特性 206

12.9.3 激光的应用：激光冷却 206

本章提要 207

习题 209

第13章 固体物理基础 212

13.1 金属中的自由电子 212

13.1.1 自由电子气模型 212

13.1.2 自由电子气的费米能量公式 214

13.1.3 态密度 费米—狄拉克分布 216

13.2 固体能带理论 219

13.2.1 固体的能带 219

13.2.2 价带、导带和禁带 222

13.2.3 导体、绝缘体和半导体 223

13.3 半导体 225

13.3.1 半导体分类 225

13.3.2 PN结 227

13.3.3 半导体器件 228

本章提要 231

习题 232

物理常数表 234

常用数值表 235

习题答案 236

索引 244

参考文献 250