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第一章 静电场1

1．静电的基本现象和基本规律1

1．1 两种电荷1

1．2 静电感应电荷守恒定律2

1．3 导体、绝缘体和半导体3

1．4 物质的电结构4

1．5 库仑定律5

2．电场电场强度7

2．1 电场7

2．2 电场强度矢量E8

2．3 电场线10

2．4 电场强度叠加原理12

2．5 电荷的连续分布14

2．6 带电体在电场中受的力及其运动16

3．高斯定理20

3．1 立体角20

3．2 电通量21

3．3 高斯定理的表述及证明22

3．4 球对称的电场24

3．5 轴对称的电场27

3．6 无限大带电平面的电场28

3．7 从高斯定理看电场线的性质30

4．电势及其梯度31

4．1 静电场力所作的功与路径无关31

4．2 电势与电势差34

4．3 电势叠加原理37

4．4 等势面38

4．5 电势的梯度39

4．6 电偶极层42

5．静电场中的导体44

5．1 导体的平衡条件44

5．2 导体上的电荷分布46

5．3 导体壳(腔内无带电体情形)49

5．4 导体壳(腔内有带电体情形)53

6．电容和电容器54

6．1 孤立导体的电容54

6．2 电容器及其电容55

6．3 电容器储能(电能)57

7．静电场边值问题的唯一性定理59

7．1 问题的提出59

7．2 几个引理59

7．3 叠加原理60

7．4 唯一性定理61

7．5 静电屏蔽62

7．6 电像法63

本章提要64

思考题67

习题71

第二章 恒磁场81

1．磁的基本现象和基本规律81

1．1 磁的库仑定律81

1．2 电流的磁效应83

1．3 安培定律86

1．4 电流单位——安培91

2．磁感应强度毕奥-萨伐尔定律92

2．1 磁感应强度矢量B92

2．2 毕奥-萨伐尔定律94

2．3 载流直导线的磁场95

2．4 载流圆线圈轴线上的磁场96

2．5 载有环向电流的圆筒在轴线上产生的磁场99

3．安培环路定理103

3．1 载流线圈与磁偶极层的等价性103

3．2 安培环路定理的表述和证明104

3．3 磁感应强度B是轴矢量106

3．4 安培环路定理应用举例106

4．磁场的“高斯定理”磁矢势109

4．1 磁场的“高斯定理”109

4．2 磁矢势111

5．磁场对载流导线的作用117

5．1 安培力117

5．2 平行无限长直导线间的相互作用117

5．3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩118

5．4 载流线圈的磁矩119

5．5 磁偶极子与载流线圈的等价性121

5．6 直流电动机基本原理122

5．7 电流计线圈所受磁偏转力矩123

6．带电粒子在磁场中的运动124

6．1 洛伦兹力124

6．2 洛伦兹力与安培力的关系126

6．3 带电粒子在均匀磁场中的运动127

6．4 荷质比的测定129

6．5 回旋加速器的基本原理131

6．6 霍耳效应133

6．7 等离子体的磁约束135

本章提要137

思考题140

习题142

第三章 电磁感应电磁场的相对论变换151

1．电磁感应定律151

1．1 电磁感应现象152

1．2 电动势154

1．3 法拉第定律155

1．4 楞次定律159

1．5 涡电流和电磁阻尼160

2．动生电动势和感生电动势162

2．1 动生电动势162

2．2 交流发电机原理164

2．3 感生电动势 涡旋电场166

2．4 电子感应加速器167

3．磁矢势与磁场中带电粒子的动量169

3．1 磁场中带电粒子的“势动量”169

3．2 磁场中带电粒子的动量守恒定律170

3．3 电流元相互作用何时服从牛顿第三定律?172

3．4 磁矢势A和磁感应强度B哪个更基本?174

4．电磁场的相对论变换175

4．1 问题的提出175

4．2 相对论力学的若干结论176

4．3 电荷的不变性和洛伦兹力公式的协变性178

4．4 电磁场的变换公式179

4．5 运动点电荷的电场184

4．6 运动点电荷的磁场186

4．7 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释188

5．互感和自感189

5．1 互感系数189

5．2 自感系数192

5．3 两个线圈串联的自感系数195

5．4 自感磁能和互感磁能196

本章提要198

思考题199

习题201

第四章 电磁介质207

1．电介质207

1．1 电介质的极化207

1．2 极化的微观机制208

1．3 极化强度矢量P210

1．4 退极化场212

1．5 极化率214

1．6 电位移矢量D有电介质时的高斯定理介电常量215

2．磁介质(一)——分子电流观点218

2．1 磁介质的磁化218

2．2 磁化强度矢量M220

2．3 磁介质内的磁感应强度矢量B222

2．4 磁场强度矢量H有磁介质时的安培环路定理223

3．磁介质(二)——磁荷观点225

3．1 磁介质的磁化磁极化强度矢量J225

3．2 磁荷分布与磁极化强度矢量J的关系226

3．3 退磁场与退磁因子227

3．4 安培环路定理高斯定理230

3．5 磁感应强度矢量B231

3．6 磁化率和磁导率232

4．磁介质两种观点的等效性233

4．1 电流环与磁偶极子的等效性233

4．2 基本规律的等效性235

4．3 磁介质棒问题上两种观点的对比236

4．4 小结237

5．磁介质的磁化规律和机理铁电体238

5．1 磁介质的分类238

5．2 顺磁质和抗磁质239

5．3 铁磁质的磁化规律242

5．4 磁滞损耗245

5．5 铁磁质的分类246

5．6 铁磁质的微观结构和磁化机理248

5．7 铁电体压电效应及其逆效应250

6．导体、电磁介质界面上的边界条件磁路定理251

6．1 电流密度矢量连续方程欧姆定律的微分形式251

6．2 两种介质分界面上的边界条件254

6．3 有介质情形的边值问题的唯一性定理257

6．4 电流线、电场线和磁感应线在界面上的折射257

6．5 磁路定理259

6．6 磁屏蔽263

7．电磁能264

7．1 点电荷之间的相互作用能264

7．2 电荷连续分布情形的静电能268

7．3 电荷在外电场中的能量270

7．4 电场的能量和能量密度271

7．5 磁场的能量和能量密度273

本章提要277

思考题280

习题282

第五章 电路294

1．恒定电路中的电场和电源294

1．1 恒定电路与恒定电场294

1．2 电源的电动势、内阻和路端电压294

1．3 恒定电路中的电荷分布和静电场的调节作用297

1．4 化学电源299

1．5 温差电301

2．各种导体的导电机制305

2．1 金属导电的经典电子论305

2．2 线性与非线性导电规律308

2．3 气体导电309

3．恒定电路计算313

3．1 电阻的串联和并联313

3．2 简单电路举例314

3．3 基尔霍夫定律316

3．4 复杂电路举例318

3．5 电压源与电流源等效电源定理320

4．暂态过程322

4．1 LR电路的暂态过程323

4．2 RC电路的暂态过程325

4．3 微分电路和积分电路327

4．4 LCR电路的暂态过程328

5．交流电概述330

5．1 各种形式的交流电330

5．2 描述简谐交流电的特征量332

6．交流电路中的元件334

6．1 概述334

6．2 交流电路中的电阻元件335

6．3 交流电路中的电容元件335

6．4 交流电路中的电感元件337

7．矢量图解法338

7．1 简谐量合成的矢量图解法339

7．2 串联电路339

7．3 并联电路340

7．4 串、并联电路的一些应用340

8．复数解法343

8．1 复电压、复电流和复阻抗、复导纳的概念343

8．2 串、并联电路的复数解法344

8．3 交流电桥345

8．4 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式346

8．5 有互感的电路计算349

9．交流电功率350

9．1 瞬时功率与平均功率有效值和功率因数350

9．2 有功电流与无功电流提高功率因数的第一种作用353

9．3 视在功率和无功功率提高功率因数的第二种作用354

9．4 有功电阻和电抗355

9．5 电导和电纳356

9．6 损耗角(δ)和耗散因数(tanδ)357

9．7 实际电抗元件的两种等效电路357

10．谐振电路358

10．1 串联谐振现象谐振频率和相位差358

10．2 储能和耗能Q值的第一种意义360

1O．3 频率的选择性Q值的第二种意义360

10．4 电压的分配Q值的第三种意义362

1O．5 并联谐振电路363

11．变压器364

11．1 理想变压器364

11．2 电压变比公式365

11．3 空载电流电流变比公式366

11．4 输入和输出等效电路368

11．5 阻抗匹配369

11．6 变压器的用途370

12．三相交流电371

12．1 什么是三相交流电?相电压与线电压371

12．2 三相电路中负载的联接372

12．3 三相电功率374

12．4 三相电产生旋转磁场375

12．5 三相感应电动机的运行原理、结构和使用378

本章提要379

思考题384

习题389

第六章 麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制400

1．麦克斯韦电磁理论400

1．1 位移电流400

1．2 麦克斯韦方程组405

1．3 边界条件407

2．电磁波理论409

2．1 平面电磁波的解409

2．2 平面电磁波的性质412

2．3 光的电磁理论413

3．电磁场的能流密度与动量415

3．1 电磁场的能量原理和能流密度矢量415

3．2 带电粒子的电磁辐射417

3．3 偶极振子的辐射420

3．4 电磁场的动量光压422

4．电磁波的产生424

4．1 从电磁振荡到电磁波424

4．2 赫兹实验426

4．3 电磁波的演示427

4．4 电磁波谱429

4．5 牛顿宇宙观的瓦解431

5．能量在电路里的传播431

5．1 能量在直流电路里的传播431

5．2 交流电路里的趋肤效应433

6．准恒电路和迅变电磁场435

6．1 准恒条件和集总参量436

6．2 高频时杂散参量的处理437

6．3 传输线和电报方程438

6．4 微波的特点442

7．电磁单位制443

7．1 单位制和量纲443

7．2 电磁单位与电磁公式443

7．3 绝对单位制447

7．4 国际单位制450

7．5 各单位制中公式的对比451

7．6 各单位制间单位的转换453

本章提要455

思考题458

习题459

附录A 矢量的乘积和对称性立体角曲线坐标系462

1．矢量的标积462

2．矢量的矢积462

3．矢量的三重积463

4．矢量的镜像反射对称性极矢量和轴矢量465

5．立体角466

6．一般正交曲线坐标系的概念467

7．柱坐标系468

8．球坐标系469

附录B 矢量分析提要472

1．标量场和矢量场472

2．标量场的梯度473

3．矢量场的通量和散度高斯定理474

4．矢量场的环量和旋度斯托克斯定理477

5．一些公式481

6．矢量场的类别和分解481

附录C 二阶常系数微分方程483

附录D 复数的运算486

1．复数的表示法486

2．复数的四则运算487

3．欧拉公式488

4．简谐量的复数表示488

习题490

索引491