第3篇 电磁学 1
引言 1
第8章 真空中的静电场 2
8.1 场的描述 2
8.1.1 场的定义 2
8.1.2 场与实物 4
8.1.3 标量场的等值面和梯度 4
8.1.4 矢量场的通量和环流 5
8.2 电荷及库仑定律 6
8.2.1 电荷 6
8.2.2 电荷电量的量子性 7
8.2.3 电荷守恒定律 7
8.2.4 库仑定律 8
8.2.5 静电力叠加原理 10
8.3 电场强度 10
8.3.1 静电场 10
8.3.2 电场强度 11
8.3.3 点电荷系电场的电场强度 11
8.3.4 连续分布电荷电场的电场强度 13
8.4 高斯定理 19
8.4.1 电场线 19
8.4.2 电通量 20
8.4.3 高斯定理 21
8.4.4 高斯定理的应用 23
8.5 静电场的环路定理 26
8.5.1 电场力的功 26
8.5.2 静电场的环路定理 26
8.6 电势 27
8.6.1 电势能 27
8.6.2 电势差和电势 28
8.6.3 电势叠加原理 29
8.6.4 电势的计算 29
8.6.5 电偶层的电势及心电图原理 31
8.7 等势面及电势梯度 33
8.7.1 等势面 33
8.7.2 电势梯度 34
本章小结 35
思考题 36
习题 37
第9章 导体电学 40
9.1 导体的静电平衡性质 40
9.1.1 静电平衡 40
9.1.2 导体的静电平衡性质 41
9.1.3 静电平衡下导体上的电荷分布 42
9.1.4 避雷针 44
9.1.5 静电屏蔽 45
9.2 电容器和电容 48
9.2.1 孤立导体的电容 49
9.2.2 电容器的电容 49
9.2.3 常见电容器及其电容 49
9.2.4 电容器的并联和串联 52
9.3 范德格拉夫起电机 54
9.3.1 范德格拉夫起电机的结构与原理 54
9.3.2 范德格拉夫起电机的应用 54
9.4 稳恒电流 55
9.4.1 电流强度 55
9.4.2 电流密度 56
9.4.3 稳恒电流 57
9.4.4 稳恒电场 57
9.5 电动势 58
9.5.1 电源 58
9.5.2 电动势 58
9.6 稳恒电流电路定律 59
9.6.1 电流和电压的参考方向 59
9.6.2 欧姆定律 60
9.6.3 基尔霍夫电路定律 62
9.6.4 稳恒电流的功和功率 65
本章小结 66
思考题 67
习题 67
第10章 电介质 70
10.1 电介质的极化 70
10.1.1 介质的微观电结构 70
10.1.2 电介质的极化 71
10.1.3 电介质的击穿场强与击穿电压 71
10.2 电极化强度 72
10.2.1 电极化强度矢量 72
10.2.2 电极化强度和极化电荷面密度的关系 72
10.3 电介质中的静电场 72
10.3.1 电介质对电容的影响及相对电容率 72
10.3.2 电介质对电场的影响 73
10.3.3 极化电荷和自由电荷的关系 74
10.3.4 极化强度和电场强度的关系 74
10.4 电位移矢量及有介质时的高斯定理 74
10.4.1 有电介质时的高斯定理 74
10.4.2 电位移矢量和电场强度的关系 75
10.4.3 有电介质时的高斯定理的应用 76
10.5 电场的能量 79
10.5.1 电荷系的静电能 79
10.5.2 静电场的能量 81
本章小结 84
思考题 85
习题 86
第11章 稳恒磁场 87
11.1 磁场及磁感应强度 87
11.1.1 磁力 87
11.1.2 磁场 89
11.1.3 磁感应强度 90
11.2 毕奥－萨伐尔定律 91
11.2.1 毕奥－萨伐尔定律 91
11.2.2 运动带电粒子的磁场 92
11.2.3 毕奥－萨伐尔定律的应用 93
11.3 磁高斯定理 96
11.3.1 磁感应线 96
11.3.2 磁通量 96
11.3.3 磁高斯定理 97
11.4 安培环路定理 98
11.4.1 安培环路定理 98
11.4.2 安培环路定理的应用 100
11.5 磁场对载流导线的作用 103
11.5.1 安培力 103
11.5.2 电流国际单位的定义 104
11.5.3 矩形平面载流线圈在匀强磁场中受到的磁力矩 105
11.5.4 任意形状线圈在匀强磁场中受到的磁力矩 106
11.5.5 磁场力的功 107
11.6 带电粒子在磁场中的运动 108
11.6.1 洛伦兹力 108
11.6.2 洛伦兹力与安培力的关系 108
11.6.3 带电粒子在磁场中的运动 109
11.6.4 洛伦兹力的应用 111
本章小结 116
思考题 118
习题 118
第12章 磁介质 121
12.1 顺磁性和抗磁性 121
12.1.1 原子中电子的磁矩 121
12.1.2 磁场中的核外电子 122
12.1.3 磁介质的顺磁性和抗磁性 123
12.2 磁介质的磁化 124
12.2.1 磁化强度 124
12.2.2 磁化电流 125
12.3 介质中的磁场 126
12.3.1 有磁介质的磁高斯定理 126
12.3.2 有磁介质的安培环路定理 126
12.4 铁磁质 129
12.4.1 磁滞回线 129
12.4.2 铁磁质的理论解释 131
12.4.3 铁磁材料的应用 132
12.5 磁路 133
12.5.1 磁路 133
12.5.2 磁路定律 133
12.5.3 磁路定律的应用 135
12.5.4 铁磁屏蔽 136
本章小结 136
思考题 138
习题 138
第13章 电磁感应 140
13.1 电磁感应定律 140
13.1.1 法拉第通量法则 140
13.1.2 法拉第电磁感应定律 142
13.1.3 楞次定律 145
13.1.4 涡电流及其典型效应 148
13.2 动生电动势 150
13.2.1 洛伦兹力产生动生电动势 150
13.2.2 动生电动势产生过程中的能量转换 151
13.2.3 动生电动势的计算 152
13.2.4 交流发电机的原理 155
13.3 感生电动势 156
13.3.1 感生电动势产生的机理 156
13.3.2 感生电场 156
13.3.3 感生电动势的计算 158
13.3.4 感应电动势的相对性 160
13.3.5 电子感应加速器 161
13.4 自感与互感 164
13.4.1 自感现象 164
13.4.2 互感现象 168
13.4.3 自感与互感的关系 171
13.4.4 两个线圈串联的自感系数 172
13.5 暂态过程 173
13.5.1 RL电路的暂态过程 173
13.5.2 RC电路的暂态过程 175
13.5.3 RLC电路的暂态过程 177
13.6 磁场能量 179
13.6.1 自感磁能 179
13.6.2 互感磁能 180
13.6.3 磁场能量 182
本章小结 185
思考题 186
习题 187
第14章 电磁场和电磁波 192
14.1 位移电流 192
14.1.1 问题的提出 193
14.1.2 位移电流的假设 194
14.1.3 全电流环路定律 195
14.2 麦克斯韦电磁场理论 199
14.2.1 麦克斯韦电磁场理论的基本思想 199
14.2.2 麦克斯韦方程组的积分形式 199
14.2.3 麦克斯韦方程组的微分形式 202
14.3 电磁波 203
14.3.1 电磁波的形成 204
14.3.2 自由空间中的电磁波 204
14.3.3 电磁波的性质 206
14.3.4 光的电磁理论 206
14.4 电磁场的物质性 207
14.4.1 电磁场的能量 207
14.4.2 电磁波的能流密度 208
14.4.3 电磁场的动量 210
14.4.4 电磁场的质量 211
结束语 212
本章小结 212
思考题 213
习题 213
习题答案 215
参考文献 222