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第三篇　电磁学4

第九章　真空中静电场的基本性质4

§9.1　电荷与物质4

一、电荷4

目录4

二、物质的电结构6

三、导体与绝缘体9

四、电荷守恒定律10

五、电荷的量子化12

§9.2　库仑定律13

一、库仑定律13

二、电量的单位17

三、叠加原理19

一、场的概念20

§9.3　电场强度 电力线20

二、电场强度22

三、场强叠加原理24

四、电力线38

§9.4　高斯定理42

一、电通量42

二、高斯定理44

三、利用高斯定理求场强52

§9.5　电荷在电场中所受的力58

一、点电荷在电场中所受的力58

二、点电荷系在电场中所受的力62

§9.6　电场力的功 电势65

一、静电场力的功　电势能65

二、电势和电势差70

三、电势叠加原理74

四、等势面79

§9.7　场强与电势的关系82

＊§9.8　泊松方程和拉普拉斯方程87

思考题88

习题92

第十章　导体与电介质102

§10.1　静电场中的导体102

一、导体达到静电平衡的条件和性质102

二、尖端效应　电晕108

三、静电感应和静电屏蔽111

§10.2　电容器114

一、导体的电容 电容器114

二、电容器的联接123

2．电容器的串联124

1．电容器的并联124

§10.3　电介质的极化127

一、电介质的极化127

二、极化强度及其与束缚电荷的关系132

§10.4　电介质中的电场137

§10.5 电位移矢量 有电介质存在时的高斯定理141

＊§10.6　压电效应与逆压电效应145

一、压电效应及其应用145

二、逆压电效应及其应用146

§10.7　电场的能量147

一、带电体系的能量147

二、电场的能量151

思考题154

习题159

§11.1　电流强度与电流密度167

一、电流与电流强度167

第十一章　直流电167

注：打＊号者为选学内容，以小字编排169

二、电流密度169

三、电流连续性方程173

§ 11.2　导体的电阻　欧姆定律176

一、电阻与电阻率176

二、欧姆定律及其微分形式180

三、电阻的接法184

1．电阻的串联184

2．电阻的并联185

§11.3　电流的功和功率　焦耳定律186

一、电流的功和功率186

二、焦耳定律及其微分形式187

一、电源电动势191

§11.4　电动势、闭合电路和不均匀电路的欧姆定律191

二、闭合电路的欧姆定律196

三、一段不均匀电路的欧姆定律201

§11.5　基尔霍夫定律203

一、基尔霍夫第一定律204

二、基尔霍夫第二定律206

§11.6　电桥 电位差计209

一、直流电桥209

二、电位差计213

§11.7　金属导电的电子理论216

一、金属的电子导电性217

二、用经典电子论观点讨论欧姆定律和焦耳定律219

三、经典电子论的局限222

§11.8　接触电现象和温差电现象223

一、金属中电子的逸出功223

＊二、接触电现象和接触电势差227

＊三、温差电动势 温差电偶230

一、气体的导电性235

＊§11.9　气体导电235

二、气体放电的几种形式及其应用239

1．辉光放电239

2．弧光放电240

3．火花放电240

思考题241

习题243

第十二章　电流与磁场252

§12.1　磁场252

一、基本磁现象252

二、电流的磁效应254

§12.2　磁感应强度B及磁场对运动电荷的作用力258

一、磁感应强度B的定义258

三、磁场258

二、磁感应线261

三、运动电荷在磁场中所受的力264

＊四、霍耳效应266

§12.3　带电粒子在磁场中的运动269

一、带电粒子在均匀磁场中的运动269

二、电子荷质比的测定272

三、质谱仪276

＊四、回旋加速器的基本原理279

§12.4　载流导线在磁场中所受的力281

一、磁场对电流元的作用力281

二、平面载流线圈在均匀磁场中所受的作用286

三、应用举例289

1．直流电动机基本原理289

2．磁电式电表291

一、无限长直载流导线周围的磁场293

§12.5　电流的磁场293

二、安培环路定律295

三、安培环路定律的应用298

四、毕奥-萨伐尔定律301

五、磁感应通量？磁场的高斯定理307

§12.6　磁介质　介质中的磁场309

一、磁介质和分子电流　磁化强度矢量309

二、磁场强度　有磁介质存在时的安培环路定律312

三、铁磁质317

思考题319

习题322

第十三章　电磁感应与电磁场333

§13.1　电磁感应基本定律333

一、电磁感应现象333

二、楞次定律335

三、法拉第电磁感应定律338

§13.2　动生电动势和感生电动势343

一、动生电动势343

二、感生电动势348

§13.3　自感与互感353

一、自感现象和自感系数353

二、互感现象与互感系数357

§13.4　磁场的能量360

一、自感储能360

＊二、电流体系的相互作用能365

三、磁场的能量367

§13.5　电磁感应现象的应用举例371

一、涡流现象及其应用371

＊三、电磁流量计375

＊二、电子感应加速器375

§13.6　麦克斯韦方程组和电磁场377

一、位移电流及其所激发的磁场377

二、电磁场与麦克斯韦方程385

思考题387

习题394

第十四章　交流电402

§14.1　交流电的基本性质402

一、关于交流电的基本概念402

二、正弦交流电的产生404

三、正弦交流电的基本参数406

1．频率和周期407

2．峰值和有效值408

3．位相408

四、正弦交流电的旋转矢量表示法411

五、两同频率交流电的叠加412

§14.2　交流电路中的电阻、电感和电容414

一、交流电路中的电阻415

二、纯电感电路418

三、纯电容电路422

§14.3　RLC串、并联电路　谐振428

一、RL串联电路428

二、RC串联电路433

三、RLC串联电路　串联谐振436

四、RC并联电路441

五、RLC并联电路　并联谐振443

§14.4　交流电的复数表示法　交流欧姆定律447

一、交流电的复数表示法447

二、复阻抗　交流欧姆定律448

三、交流电桥454

四、变压器456

§14.5　三相交流电460

一、三相交流电源460

二、三相电路负载的连接方法462

三、异步电动机465

思考题469

习题471

附录Ⅳ　矢量分析（二）——场的描述478

§Ⅳ.1　标量场的梯度479

一、梯度和它的路径积分479

二、几种标量场的梯度481

1．热传导481

2．扩散482

3．电导483

一、发散的矢量场484

§Ⅳ.2　矢量场的散度484

二、通量485

三、散度488

四、高斯定理489

五、高斯定理的应用492

1．静电学高斯定理492

2．流场流量方程493

3．热传导的流量方程493

4．电量的连续性方程494

＊5．扩散方程494

＊6．泊松方程495

＊7．变换公式？＝？的证明495

§Ⅳ.3　矢量场的旋度496

一、有涡旋的矢量场496

二、环流497

三、旋度498

四、斯托克斯定理500

五、斯托克斯定理的应用503

§Ⅳ.4　无旋场和无散场504

§Ⅳ.5　一些常用的矢量分析公式505

附录Ⅴ　复数运算508

§Ⅴ.1　复数表示形式508

§Ⅴ.2　复数的运算510

1．复数的加减510

2．复数的乘除510

3．求导数和求积分511

§Ⅴ.3　周期性函数的复数表示512

附录Ⅵ　狭义相对论简介514

§Ⅵ.1　牛顿力学中的相对性原理514

一、相对性原理514

二、伽利略变换516

§Ⅵ.2　光速实验518

§Ⅵ.3　相对论的运动学521

一、洛仑兹变换521

二、洛仑兹变换的几个特点524

1．相对的“同时”525

2．长度的缩短527

3．时间的变慢529

4．速度的合成公式530

§Ⅵ.4　相对论的动力学531

一、相对论的动量 质速关系532

二、质能关系538

三、相对论与电磁场542

附录Ⅶ　一些常用单位的换算因子和常用的物理常数545

附录Ⅷ　电磁学国际制（SI）单位550