《电磁学 上》

绪论1

第一章静电场15

1 静电的基本现象和基本规律15

1.1 两种电荷15

1.2 静电感应 电荷守恒定律17

1.3 导体、绝缘体和半导体19

1.4 物质的电结构20

1.5 库仑定律22

思考题25

习题26

2 电场 电场强度27

2.1 电场27

2.2 电场强度矢量E28

2.3 电场强度叠加原理32

2.4 电荷的连续分布35

2.5 带电体在电场中受的力及其运动39

思考题42

习题42

3 高斯定理45

3.1 电力线及其数密度45

3.2 电通量52

3.3 高斯定理的表述和证明54

3.4 从高斯定理看电力线的性质59

3.5 高斯定理应用举例61

思考题69

习题70

4 电位及其梯度73

4.1 静电场力所做的功与路径无关73

4.2 电位差与电位76

4.3 电位叠加原理82

4.4 等位面85

4.5 电位的梯度89

4.6 小结93

思考题94

习题95

5 带电体系的静电能101

5.1 点电荷之间的相互作用能101

5.2 电荷连续分布情形的静电能107

5.3 电荷在外电场中的能量109

5.4 带电体系受力问题110

思考题111

A.1 矢量的乘积112

附录A 矢量乘积 立体角 曲线坐标系112

习题112

A.2 立体角116

A.3 柱坐标系和球坐标系117

第二章静电场中的导体和电介质127

1 静电场中的导体127

1.1 导体的静电平衡条件127

1.2 电荷分布132

1.3 导体壳(腔内无带电体的情形)136

1.4 导体壳(腔内有带电体的情形)142

思考题146

习题150

2 电容和电容器153

2.1 孤立导体的电容153

2.2 电容器及其电容154

2.3 电容器的并联、串联160

2.4 电容器储能(电能)163

思考题166

习题168

3 电介质177

3.1 电介质的极化177

3.2 极化的微观机制179

3.3 极化强度矢量P181

3.4 退极化场185

3.5 电介质的极化规律 极化率189

3.6 电位移矢量D与有介质时的高斯定理 介电常数191

3.7 电介质在电容器中的作用196

3.8 压电效应及其逆效应197

3.9 小结199

思考题200

习题201

4 电场的能量和能量密度209

附录B 静电场边值问题的唯一性定理213

习题213

B.1 问题的提出214

B.2 几个引理214

B.3 叠加原理216

B.4 唯一性定理的证明216

B.5 静电屏蔽217

B.6 有电介质的情形219

第三章稳恒电流223

1 电流的稳恒条件和导电规律223

1.1 电流强度 电流密度矢量223

1.2 电流的连续方程 稳恒条件226

1.3 欧姆定律 电阻 电阻率228

1.4 电功率 焦耳定律234

1.5 金属导电的经典微观解释237

思考题242

习题243

2 电源及其电动势246

2.1 非静电力246

2.2 电动势247

2.3 电源的路端电压248

2.4 闭合回路的电流强度和输出功率251

2.5 丹聂耳电池253

2.6 稳恒电路中电荷和静电场的作用256

思考题258

习题259

3 简单电路260

3.1 串联和并联电路260

3.2 平衡电桥268

3.3 电位差计272

思考题275

习题280

4 复杂电路288

4.1 基尔霍夫方程组290

4.2 电压源与电流源 等效电源定理296

4.3 叠加定理301

4.4 Y-A电路的等效代换302

思考题304

习题305

5 温差电现象310

5.1 汤姆逊效应311

5.2 珀耳帖效应312

5.3 温差电效应及其应用314

6.1 脱出功和电子发射318

6 电子发射与气体导电318

思考题318

6.2 气体的被激导电321

6.3 气体的自持导电322

6.4 等离子体与受控热核实验325

习题327

第四章稳恒磁场331

1 磁的基本现象和基本规律331

1.1 磁的基本现象331

1.2 磁场335

1.3 安培定律337

1.4 电流强度单位——安培的定义和绝对测量344

1.5 磁感应强度矢量B346

思考题350

2 载流回路的磁场352

2.1 毕奥-萨伐尔定律352

2.2 载流直导线的磁场353

2.3 载流圆线圈轴线上的磁场355

2.4 载流螺线管中的磁场361

思考题367

习题367

3 磁场的“高斯定理”与安培环路定理372

3.1 磁场的“高斯定理”373

3.2 安培环路定理的表述和证明377

3.3 安培环路定理应用举例380

思考题384

习题385

4 磁场对载流导线的作用387

4.1 安培力387

4.2 平行无限长直导线间的相互作用387

4.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩389

4.4 载流线圈的磁矩390

4.5 直流电动机的基本原理392

4.6 电流计线圈所受的磁偏转力矩395

思考题397

习题397

5 带电粒子在磁场中的运动405

5.1 洛伦兹力405

5.2 洛伦兹力与安培力的关系408

5.3 带电粒子在均匀磁场中的运动410

5.4 荷质比的测定413

5.5 回旋加速器的基本原理417

5.6 霍耳效应419

5.7 等离子体的磁约束423

思考题425

习题427

6 不同参照系之间电磁场的变换434

6.1 相对论力学的若干结论434

6.2 电磁规律的协变性和电荷的不变性439

6.3 电磁场的变换公式442

6.4 运动点电荷的电场443

6.5 运动点电荷的磁场446

6.6 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释450

思考题451

习题451