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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