本书是理工科大学和师范院校物理类专业本科生适用的电磁学教材,主要内容包括真空中固定电荷的电场、导体周围的静电场、静电能量、电介质、稳恒电流、真率中稳恒电流的磁场、电磁场中电荷的运动与运动电荷的电磁场、磁介质、电磁感应、韦克斯韦方程与电磁波、交流电,每章均有练习题,书后有习题答案。
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第一章 真空中固定电荷的电场 1
1.1 电荷 1
1.2 库仑定律和叠加原理 2
1.库仑定律2.电量的单位3.叠加原理4.对库仑定律的进一步讨论
1.3 物质的电结构 7
1.电荷的量子化2.原子结构3.导体、绝缘体和半导体4.电荷守恒定律5.使物质结合的力
1.4 电场电场强度 13
1.电场2.电场强度3.点电荷的场强4.电场强度叠加原理
1.5 连续分布的电荷所激发的电场 19
1.6 静电场的势 26
1.静电力所做的功与路径无关2.电势能和电势3.电势的计算4.场强与电势的微分关系
1.7 电场线和等势面 34
1.8 高斯定理 36
1.电通量2.高斯定理3.电场线的性质
1.9 高斯定理应用举例 42
1.均匀带电球的电场2.“无限大”均匀带电平面的电场
1.10 电偶极子激发的电场 46
1.11 [附录]密立根油滴实验与分数电荷 50
1.12 小结和补充例题 52
1.小结2.补充例题
第二章 导体周围的静电场静电能量 59
2.1 静电场中导体的基本性质 59
1.静电平衡条件2.静电感应过程3.电荷只分布在导体表面4.法拉第圆桶实验5.库仑平方反比律的精确验证
2.2 导体表面的电场与电荷分布尖端效应 63
1.导体表面附近的电场强度2.尖端效应3.场致发射显微镜2.3静电屏蔽范德格拉夫起电机 66
1.静电屏蔽2.范德格拉夫静电高压起电机
2.4 导体周围电场的计算 67
1.方法2.解的惟一性定理
2.5 孤立导体的电容 72
2.6 电容器的电容 73
2.7 电容器的组合 76
2.8 真空中静止电荷系的能量 79
2.9 真空静电场的能量 82
1.能量定域于电场2.点电荷的固有能量3.原子核的静电能量
2.10 导体表面所受的力 86
2.11 外电场中电偶极子的电势能和所受的力和力矩 87
2.12 [阅读材料]静电学的技术应用 89
1.静电除尘器2.静电复印机
2.13 小结和补充例题 91
1.小结2.补充例题
第三章 电介质 101
3.1 电介质的极化 101
1.无极分子电介质2.有极分子电介质
3.2 极化强度和极化电荷密度 104
1.极化强度2.极化电荷3.极化电荷面密度
3.3 微观场与介质宏观场方程式的推导电感应强度 108
1.微观场与宏观场2.介质宏观场方程式的推导3.极化率和介电常数
4.关于极化电荷分布的进一步讨论
3.4 有电介质存在时静电场的计算 113
3.5 有电介质存在时的电场能与作用力 117
1.电介质内的电场能2.利用功能原理计算带电体系所受的力
3.6 [附录]介质分界面上的边界条件 120
3.7 [阅读材料]物质介电性质补充知识 122
1.非线性介质2.铁电压电电致伸缩3.各向异性介质
3.8 [附录]静电场方程式的微分形式和解的惟一性定理的证明 124
1.静电场方程式的微分形式2.解的惟一性定理的证明
3.9 [附录]数值计算方法 127
3.10 小结和补充例题 131
1.小结2.补充例题
第四章 稳恒电流 138
4.1 电流与电流密度 138
1.电流2.电流密度3.电流线
4.2 电流的连续性方程稳恒电流 142
1.电流的连续性方程2.稳恒电流3.基尔霍夫第一定律4.稳恒电流电场
4.3 电阻欧姆定律 145
1.欧姆定律2.非线性元件3.电阻率4.欧姆定律的微分形式
4.4 电流的功和功率 149
4.5 金属导电的经典微观理论 151
1.金属导电的载流子是自由电子2.电子气的热运动3.欧姆定律的解释
4.6 稳恒电流电场的若干性质 155
4.7 电源电动势 158
1.电源的作用2.外加力场强度3.电动势4.电源的端电压
5.能量关系
4.8 基尔霍夫定律 166
1.有关电路的几个概念2.基尔霍夫定律
4.9 复杂电路的计算 170
1.支路电流法2.回路电流法
4.10 电容器的充放电过程 174
4.11 [附录]网络定理 176
1.叠加定理2.电压源等效电压源定理3.电流源等效电流源定理
4.12 [附录]温差电现象 179
1.珀耳帖电动势2.汤姆孙电动势3.温差电动势
4.13 [阅读材料]半导体简介 182
1.半导体导电性2.pn结和晶体三极管3.集成电路
4.14 [阅读材料]若干生物电现象简介 185
1.心电图原理2.神经系统中的电流3.安全用电
4.15 小结和补充例题 188
1.小结2.补充例题
第五章 真空中稳恒电流的磁场 197
5.1 磁相互作用 197
5.2 磁场磁感应强度毕-萨-拉定律 200
1.电流间相互作用力的基本性质2.磁感应强度3.毕-萨-拉定律
5.3 [附录]安培定律 205
5.4 应用毕-萨-拉定律计算简单电路的磁场 206
1.圆电流轴线上各点的磁感应强度2.载流直螺线管轴线上各点的磁感应强度3.载流直导线的磁场
5.5 稳恒电流磁场的基本方程式 210
1.磁通量2.磁场的“高斯定理” 3.安培环路定理4.安培环路定理的应用
5.6 作为磁偶极子的闭合电流 217
5.7 平行电流间的相互作用力电流单位“安培”的定义 220
1.平行电流间的相互作用力2.电流单位“安培”的定义
5.8 磁场对载流线圈的作用 222
5.9 [附录]安培环路定理的证明 227
5.10小结 229
第六章 电磁场中电荷的运动与运动电荷的电磁场 236
6.1 洛伦兹力 236
1.洛伦兹力2.带电粒子在均匀磁场中的运动
6.2 带电粒子在电磁场中运动的例子 241
1.汤姆孙实验和电子的发现2.质谱仪3.回旋加速器
6.3 霍尔效应 246
6.4 [附录]等离子体 248
6.5 [附录]运动电荷的场 250
6.6 [附录]相对论效应 252
6.7 小结和补充例题 255
1.小结2.补充例题
第七章 磁介质 260
7.1 介质的磁化 260
1.介质的磁化现象2.电子的轨道磁矩与自旋磁矩3.核磁矩4.抗磁性5.顺磁性6.爱因斯坦和德-哈斯等实验
7.2 磁化强度与磁化电流密度 269
1.磁化强度2.磁化电流密度3.磁化电流面密度
7.3 磁感应强度与磁场强度介质磁场的基本方程式 274
1.微观场与宏观场2.介质磁场的基本方程式3.B与H的意义
7.4 介质的磁化规律 278
1.顺磁和抗磁介质2.铁磁介质3.铁磁性的起源4.有磁介质芯的螺线管的磁场的计算
7.5 永久磁铁的磁场 286
7.6 磁路 288
1.有磁介质特别是铁磁质存在时磁感应线的形状2.磁路计算3.铁芯开有气隙的螺绕环
7.7 [附录]等效磁荷方法 293
1.建立在磁荷基础上的静磁学2.等效磁荷方法3.退磁场
7.8 [附录]边界条件 298
7.9 小结和补充例题 299
1.小结2.补充例题
第八章 电磁感应 304
8.1 楞次定律和法拉第电磁感应定律 304
1.电磁感应现象2.愣次定律3.法拉第电磁感应定律
8.2 电磁感应中的非库仑力 308
1.磁场不随时间变化,导体运动的情况2.导体静止,磁场随时间变化的情况
3. —般情况4.电磁感应中的能量转换关系5.电子感应加速器
8.3 自感应 318
8.4 含有自感的电路接通与开断时的瞬时电流 321
1.接通时的瞬时电流2.开断时的瞬时电流
8.5 互感应 323
8.6 磁场的能量 326
1.自感磁能2.磁场能量密度3.互感磁能
8.7 磁滞损耗涡电流趋肤效应 330
1.磁滞损耗2.涡电流3.趋肤效应
8.8 位移电流 332
8.9 [附录]似稳电流 337
1.基尔霍夫第一定律2.似稳电流中电压的概念3.基尔霍夫第二定律
4.似稳条件
8.10 [阅读材料]超导体简介 343
1.超导体基本性质2.迈斯纳效应3.BCS理论4.第二类超导体5.约瑟夫森效应6.磁悬浮列车
8.11 小结和补充例题 349
1.小结2.补充例题
第九章 麦克斯韦方程组与电磁波 358
9.1 电磁场规律的总结 358
9.2 电磁波 360
9.3 光的电磁理论和电磁波谱 366
1.光的电磁理论2.赫兹实验3.电磁场的动量、光压和光子4.电磁波谱
第十章 交流电 374
10.1 频率相位初相位 374
10.2 R、L、C单元电路有效值平均值 376
1.R电路有效值平均值2.L电路3.C电路
10.3 R、L、C串联电路 381
10.4矢量图法在交流电路上的应用并联电路 384
1.余弦函数的求和2.矢量图法在交流电路上的应用3.并联电路
10.5 复数在交流电路中的应用 388
1.用实变数的复指数函数代替余弦函数2.用复数方法求微分方程的特解3.复数方法在交流电路中的应用
10.6 基尔霍夫定律的复数形式 394
10.7 交流电路中的电功率 399
10.8 [附录]串联谐振 401
1.串联谐振2.品质因数
10.9 [附录]三相电路 405
10.10 [附录]变压器 407
1.变压器2.理想变压器
10.11 小结和补充例题 409
1.小结2.补充例题
附录 高斯单位制 415
习题答案 423