电磁学与电动力学

目 录

第二版丛书序 第一版丛书序 第二版前言 第一版前言

第1章真空中的静电场 1

1.1 电荷守恒 1

1. 2库仑定律 3

1.2.1库仑扭秤实验 3

1.2.2库仑定律 5

1. 3叠加原理 6

1.3. 1叠加原理的数学表述 6

1.3.2带电体系对静止点电荷的作用力 6

1.3.3带电体系之间的作用力 7

1.4 电场强度 8

1.4. 1电场强度的定义 8

1.4.2各类带电体的电场强度 8

1.4.3 电场的物质性 9

1.4.4电场强度计算举例 9

1.5高斯定理 1 1

1.5. 1电通量 12

1.5.2高斯定理 13

1.5.3高斯定理与库仑定律的关系 15

1.5.4高斯定理应用举例 16

1.5.5 电场线 18

1.6环路定理 19

1.6. 1电场的环量 19

1.6.2环路定理 20

1.7 电势 21

1. 7.1 电势差与电势 21

1.7.2电势的一般表达式 22

1.7.3场强与电势的微分关系 23

1.7.4 等势面 24

.7.5应用举例 25

第2章静电场中的导体和电介质 29

2. 1 物质的电性质 29

2 1物质的电性质 29

2. L 2 电场对电荷系统的作用 30

2.2 静电场中的导体 32

2.2. 1 导体达到静电平衡的条件 32

2.2.2处在静电平衡条件下导体的性质 33

2.2.3导体在静电场中性质的应用 35

2. 2. 4高斯定理和库仑定律的精确验证 38

2.3 电容和电容器 38

2.3. 1 孤立导体的电容 39

2. 3. 2 电容器 39

2. 3. 3电容器的连接 40

2. 4电介质 4 1

2. 5极化强度矢量P 43

2.5. 1 P与极化电荷的关系 44

2.5.2 P与电场E的关系 47

2.6 电介质中静电场的基本定理 50

2.6. 1 高斯定理 50

2.6.2 环路定理 53

2.7边值关系和唯一性定理 53

2.7. 1电场强度 53

2. 7. 2 电位移矢量 54

2.7.3 电势 55

2.7.4静电场的唯一性定理 55

2.7.5应用举例 57

*2.8 电像法 61

第3章静电能 66

3.1真空中点电荷间的相互作用能 66

3.2连续电荷分布的静电能 69

3. 3 电荷体系在外电场中的静电能 75

3.4电场的能量和能量密度 76

^ 3. 5非线性介质及电滞损耗 78

"3.6 利用静电能求静电力 80

第4章稳恒电流 89

4. 1稳恒条件 89

4.1.1电流强度和电流密度 89

4. 1. 2电流连续方程 90

4.1.3稳恒条件 91

4.2欧姆定律 92

4.2.1欧姆定律 93

4.2.2焦耳定律 94

4.2.3从经典电子论观点解释欧姆定律和焦耳定律 95

4.2.4欧姆定律的失效问题 97

4.3 电源及电动势 97

4.3.1电源及其电动势 97

4.3.2 常见的几种电源 99

4.3.3路端电压、电动势和全电路欧姆定律 102

4.3.4 稳恒电路的特点 103

4.3.5 稳恒电路中静电场的作用 103

4.4基尔霍夫定律 104

4.4.1节点、支路和回路 104

4.4.2基尔霍夫定律 105

4.4.3支路电流法 105

4.4.4回路电流法 106

"4.5稳恒电流和静电场的综合求解 107

4. 5. 1 基本方程 108

4. 5. 2 基本方程的闭合性 108

4.5.3与纯静电场问题类比 11 1

第5章真空中的静磁场 1 15

5. 1 磁现象与磁场 1 15

5. 1. 1磁的基本现象与磁的库仑定律 115

5. 1.2奥斯特实验——电流磁效应 116

5. 1.3磁感应强度 1 17

5. 1.4 安培力公式与洛伦兹力公式 118

5.2毕奥-萨伐尔定律 120

5.2. 1毕奥-萨伐尔定律 120

5.2.2毕奥-萨伐尔定律应用举例 12 1

5. 3安培定律 126

5.3. 1 四个示零实验 126

5. 3. 2 安培定律 128

5.3.3安培力及其应用 129

5.4 静磁场的基本定理 130

5. 4. 1 磁场的高斯定理 130

5. 4. 2 安培环路定理 13 1

5.4.3 磁场的几何描述 132

5.4.4两条定理与毕奥-萨伐尔定律的关系 133

5. 4. 5安培环路定理的应用 134

5.5 带电粒子在磁场中的运动 136

5.5. 1运动特征 137

5.5.2应用举例 139

5. 5. 3 宏观效应 143

第6章静磁场中的磁介质 145

6. 1 磁场对电流的作用 145

6. 1. 1磁场对电流的力和力矩 145

6. 1.2电流受力和力矩的计算举例 146

6.2磁介质及其磁化强度犕 147

6.2.1磁化强度 148

6. 2. 2 磁化电流 148

6.3磁介质中的静磁场的基本定理 150

6. 4介质的磁化规律 152

6.4.1 介质按磁化规律的分类 152

6.4.2 介质磁化的微观机制 155

6 .4.3无限均匀线性各向同性介质中的静磁场 159

6. 5边值关系和唯一性定理 160

6 .5.1磁场在磁介质界面上的边值关系 160

6 .5.2静磁场的唯一性定理 161

6.5 .3分区均匀线性各向同性介质中的静磁场 162

土 6. 6磁像法 167

6 .6.1介质界面为无限平面 168

6 . 6.2介质界面为无穷长圆柱面 171

6 .7磁路定理及其应用 172

6. 7.1 磁路定理的基本方程 172

6 .7.2磁路定理的应用 173

^6.8磁荷法 176

6 .8.1磁荷观点下的静磁场规律 176

6. 8. 2磁荷法和电流法的等效性 178

6 .8.3磁荷法的应用 179

第7章电磁感应 182

7. 1电磁感应定律 182

7 1 电磁感应现象 182

7 2法拉第电磁感应定律 184

73感应电动势的计算 186

74块状导体中的电磁感应现象 187

7 5电磁感应定律和磁场的高斯定理 187

7 .2动生电动势和感生电动势 188

7.2. 1 动生电动势 188

7 .2.2感生电动势 19 1

7 .2.3 电子感应加速器 193

7 .2.4两种电动势引出的问题 194

7 .3互感和自感 194

7. 3.1互感现象和互感系数 194

7 .3.2自感现象和自感系数 196

7 .3.3两线圈的串联和并联 198

7.4似稳电路和暂态过程 201

7 .4.1似稳条件 202

7 .4.2似稳电路方程 202

7 .4.3多回路电路的基尔霍夫定律 205

7 .4.4暂态过程 206

第8章磁能 210

8 .1载流线圈的磁能 210

8.1.1 —个载流线圈的磁能 210

8.1.2 N个载流线圈系统的磁能 211

8.2载流线圈在外磁场中的磁能 212

8.3磁场的能量和磁能密度 213

"8. 4非线性介质及磁滞损耗 215

"8. 5利用磁能求磁力 217

第9章交流电路 222

9.1基本概念和描述方法 222

9 .1.1基本概念 222

9 .1.2描述方法 223

9.2交流电路的复数解法 228

9. 2.1交流电路的基本方程 228

9. 2. 2 电路方程的复数形式 229

9. 2. 3交流电路元件的复阻抗 231

9 .3交流电的功率 232

9.3.1 瞬时功率 232

9.3.2 平均功率 233

9 . 3. 3视在功率和功率因素 233

9.3 .4由电压和电流复有效值计算平均功率 234

9.4交流电路分析举例 234

9.4. 1串联谐振电路 234

9 .4.2并联谐振电路 236

9 .4.3变压器电路 238

第10章麦克斯韦电磁理论 240

10. 1 麦克斯韦方程组 240

10. 1. 1两个大胆的推广 24 1

10. 1.2两个重要的假设 24 1

10. 1.3麦克斯韦方程组 245

10. 1. 4 边值关系 246

10.2 平面电磁波 246

10.2. 1 电磁波的产生机制 246

10.2.2平面电磁波的性质 248

10.2.3 赫兹实验 250

10.2.4电磁波谱 252

10. 3电磁场的能量、动量和角动量 253

10.3. 1 电磁场的能量、动量和角动量 253

10 .3.2平面电磁波的能量和动量 254

10.3.3 光压 254

10.3.4 电磁场具有角动量的验证 256

习题 257

习题参考答案 283

参考书目 29 1

名词索引 292

教学进度和作业布置 297

附录I 科学家中英文姓名对照表 299

附录E 单位制和单位制间的公式变换 30 1

附录K物理常数 3 1 1

附录叹矢量分析中的常用公式 3 12

电磁学与电动力学．上册是作者在多年教学经验的基础上，将电磁学与电动力学的内容适当贯通，既分阶段，又平滑过渡，由此避免不必要的重复，以利于缩短学时，便于学生掌握．电磁学与电动力学．上册分为上、下两册，电磁学与电动力学．上册为上册，主要深入讲解电磁场的性质，研究电磁场和介质相互作用的本质和规律，并深入探讨了电磁场作为一种物质的运动状态的普遍量度———能量．电磁学与电动力学．上册应用实例和例题甚多，以便学生更好地掌握基本概念和基本理论．