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第三篇　电磁学3

第九章　真空中静电场的基本性质3

9.1　电荷与物质3

一、物质的电结构3

二、摩擦起电和感应起电5

三、导体与绝缘体8

9.2　库仑定律9

一、库仑定律9

二、电量的单位13

9.3　电场强度　电力线15

一、场的概念15

二、电场强度17

三、场的迭加原理19

1．电力线25

四、电力线与电通量25

2．电通量28

9.4　高斯定理30

一、高斯定理30

二、高斯定理的应用35

9.5　电荷在电场中所受的力40

一、点电荷在电场中所受的力41

二、点电荷系在电场中所受的力44

9.6　电场力的功　电势47

一、静电场力的功　电势能47

二、电势和电势差51

三、电势迭加原理54

四、等势面59

9.7　场强与电势的关系63

练习题67

9.8　泊松方程和拉普拉斯方程67

10.1　静电场中的导体73

一、导体达到静电平衡的条件和性质73

第十章　导体与电介质73

二、尖端效应　电晕78

三、静电感应和静电屏蔽80

10.2　电容器84

一、导体的电容 电容器84

二、电容器的联接91

1．电容器的并联91

2．电容器的串联92

三、电容式传感器94

2．变化极板重迭面积的电容传感器95

3．变化两极板之间介质的电容传感器95

1．变化极板间隙的电容传感器95

10.3　电介质的极化97

一、电介质的极化97

二、极化强度及其与束缚电荷的关系101

10.4　电介质中的电场104

10.5　电位移矢量　有介质存在时的高斯定理108

10.6　压电效应与逆压电效应112

一、压电效应及其应用112

二、逆压电效应及其应用112

10.7　电场的能量113

一、带电体系的能量113

二、电场的能量115

三、电场能量与电荷的相互作用能118

练习题119

一、电流与电流强度123

11.1　电流强度与电流密度123

第十一章　直流电123

二、电流密度125

11.2　导体的电阻　欧姆定律129

一、电阻与电阻率129

二、欧姆定律及其微分形式133

三、电阻的接法136

1．电阻的串联136

2．电阻的并联136

11.3　电阻式传感器137

一、变阻器式传感器138

二、电阻应变片138

三、热电阻传感器140

11.4　电流的功和功率　焦耳定律142

一、电流的功和功率142

二、焦耳定律及其微分形式144

11.5　电动势、闭合电路和不均匀电路的欧姆定律147

一、电源电动势147

二、闭合电路的欧姆定律151

三、一段不均匀电路的欧姆定律155

11.6　基尔霍夫定律158

一、基尔霍夫第一定律158

二、基尔霍夫第二定律160

11.7　电桥　电位差计163

一、直流电桥163

二、电位差计167

11.8　金属导电的电子理论169

一、金属的电子导电性170

二、用经典电子论观点讨论欧姆定律和焦耳定律172

三、经典电子论的局限175

一、金属中电子的逸出功176

11.9　接触电现象和温差电现象176

二、接触电现象和接触电势差180

三、温差电动势　温差电偶183

11.10　气体导电187

一、气体的导电性187

二、气体放电的几种形式及其应用190

1．辉光放电190

2．弧光放电191

3．火花放电192

练习题192

第十二章　电流与磁场198

12.1　磁场198

一、基本磁现象198

二、电流的磁效应200

三、磁场203

12.2　磁感应强度B及磁场对运动电荷的作用力204

一、B的定义204

二、磁感应线206

三、运动电荷在磁场中所受的力209

四、霍耳效应211

五、霍耳元件213

12.3　带电粒子在磁场中的运动214

一、带电粒子在均匀磁场中的运动214

二、离子荷质比的测定　质谱仪217

三、电子荷质比的测定218

四、回旋加速器的基本原理222

12.4　载流导线在磁场中所受的力224

一、磁场对电流元的作用力224

二、平面载流线圈在均匀磁场中所受的作用228

1．直流电动机基本原理231

三、应用举例231

2．磁电式电表232

12.5　电流的磁场234

一、无限长直载流导线周围的磁场234

二、安培环路定律236

三、安培环路定律的应用238

四、毕奥-萨伐尔定律242

五、磁感应通量　磁场的高斯定理246

12.6　磁介质　介质中的磁场248

一、磁介质和分子电流 磁化强度矢量248

二、磁场强度　有介质存在时的安培环路定律251

三、铁磁质255

练习题257

一、电磁感应现象263

13.1　电磁感应基本定律263

第十三章　电磁感应与电磁场263

二、楞次定律265

三、法拉第电磁感应定律267

13.2　动生电动势和感生电动势271

一、动生电动势271

二、感生电动势276

13.3　自感与互感280

一、自感现象和自感系数280

二、互感现象与互感系数284

13.4　磁场的能量287

一、自感储能287

二、电流体系的相互作用能289

三、磁场的能量290

13.5　电磁感应现象的应用举例294

一、涡流现象及其应用295

二、电子感应加速器297

三、感应式传感器298

四、电感式传感器299

13.6　麦克斯韦方程组和电磁场302

一、位移电流及其所产生的磁场302

二、电磁场与麦克斯韦方程306

练习题308

第十四章　交流电路313

14.1　交流电基本性质313

一、关于交流电的基本概念313

二、正弦交流电的产生315

三、正弦交流电的基本参数316

1．频率和周期317

2．峰值和有效值318

3．位相319

四、正弦交流电的旋转矢量表示法321

五、两同频率交流电的迭加322

14.2　交流电路中的电阻、电感和电容324

一、交流电路中的电阻324

二、纯电感电路327

三、纯电容电路331

14.3　RLC串、并联电路　谐振337

一、RL串联电路337

二、RC串联电路341

三、RLC串联电路　串联谐振344

四、RC并联电路349

五、RLC并联电路　并联谐振351

14.4　交流电的复数表示法　交流欧姆定律354

一、交流电的复数表示法354

二、复阻抗　交流欧姆定律355

三、交流电桥360

四、变压器363

14.5　三相交流电366

一、三相交流电源366

二、三相电路负载的连接方法369

三、异步电动机371

练习题374

附录Ⅳ　矢量分析（二）——场的描述379

Ⅳ．1标量场的梯度380

一、梯度和它的路径积分380

二、几种标量场的梯度382

1．热传导382

2．扩散383

3．电导384

一、发散的矢量场385

Ⅳ．2矢量场的散度385

二、通量386

三、散度388

四、高斯定理389

五、高斯定理的应用392

1．静电学高斯定理392

2．流场流量方程392

3．热传导的流量方程393

4．电量的连续性方程393

6．泊松方程394

7．变换公式∮S？dS＝∫VV？dV的证明394

5．扩散方程395

Ⅳ．3矢量场的旋度395

一、有涡旋的矢量场395

二、环流396

三、旋度397

四、斯托克斯定理398

五、斯托克斯定理的应用401

Ⅳ．4无旋场和无散场402

Ⅳ．5一些常用的矢量分析公式402

附录Ⅴ　复数运算406

Ⅴ．1复数表示形式406

Ⅴ．2复数的运算408

1．复数的加减408

2．复数的乘除408

3．求导数和求积分409

Ⅴ．3周期性函数的复数表示410

Ⅵ．1牛顿力学中的相对性原理412

一、相对性原理412

附录Ⅵ　狭义相对论简介412

二、伽利略变换414

Ⅵ．2 光速实验416

Ⅵ．3 相对论的运动学419

一、洛仑兹变换419

二、洛仑兹变换的几个特点421

1．相对的“同时”423

2．长度的缩短424

3．时间的变慢425

4．速度的合成公式427

Ⅵ．4 相对论的动力学428

一、相对论的动量　质速关系429

二、质能关系434

三、相对论与电磁场438

附录Ⅶ　一些常用单位的换算因子和常用的物理常数440

附录Ⅷ　电磁学国际制（SI）单位445