電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)（上冊(cè)）

前言

2008年是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校五十周年．值此籌備校慶之際，由幾位長(zhǎng)年從事基礎(chǔ)物理教學(xué)的老師建議，編著一套理科基礎(chǔ)物理教程，向校慶五十周年獻(xiàn)禮，這一建議在理學(xué)院很快達(dá)成了共識(shí)，并受到學(xué)校的高度重視和大力支持，隨后，理學(xué)院立即組織了在理科基礎(chǔ)物理教學(xué)方面有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老師，組成了老、中、青相結(jié)合的班子，著手編著這套叢書，并以此進(jìn)一步推動(dòng)理科基礎(chǔ)物理的教學(xué)改革與創(chuàng)新。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)在老一輩物理學(xué)家、教育家吳有訓(xùn)先生、嚴(yán)濟(jì)慈先生、錢臨照先生、趙忠堯先生、施汝為先生的親自帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，一貫重視基礎(chǔ)物理教學(xué)，歷經(jīng)五十年如一日的堅(jiān)持，現(xiàn)已形成良好的教學(xué)傳統(tǒng)。特別是嚴(yán)濟(jì)慈和錢臨照兩位先生在世時(shí)身體力行，多年講授本科生的力學(xué)、理論力學(xué)、電磁學(xué)、電動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)課，他們以淵博的學(xué)識(shí)、精湛的講課藝術(shù)、高尚的師德，帶領(lǐng)出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學(xué)生。這套叢書的作者，應(yīng)該說(shuō)都直接或間接受到過(guò)兩位先生的教誨．出版這套叢書也是表達(dá)作者對(duì)先生的深深感激和最好紀(jì)念。這套叢書共九本：《力學(xué)與理論力學(xué)（上、下）》、《電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)（上、下）》、《光學(xué)》、《原子物理與量子力學(xué)（上、下）》、《熱學(xué)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理（上、下）》，每本約40萬(wàn)字，主要是為物理學(xué)相關(guān)專業(yè)本科生編寫的，也可供工科專業(yè)物理教師參考。每本書的教學(xué)學(xué)時(shí)約為72學(xué)時(shí)．可以認(rèn)為，這套叢書系列不僅是普通物理與理論物理橫向關(guān)聯(lián)、縱向自洽的基礎(chǔ)物理教程，同時(shí)更加適合我校理科人才培養(yǎng)的教學(xué)安排，并充分考慮了與數(shù)學(xué)教學(xué)的相互配合。因此，在教材的設(shè)置上，《力學(xué)與理論力學(xué)（上、下）》、《電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)（上、下）》中，上冊(cè)部分分別是普通物理內(nèi)容，而下冊(cè)部分為理論物理內(nèi)容．還要指出的是，在《原子物理與量子力學(xué)（上、下）》、《熱學(xué)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理（上、下）》中，考慮到普通物理與理論物理內(nèi)容的界限已不再那樣涇渭分明，而比較直接地用現(xiàn)代的、實(shí)用的概念、物理圖像和理論來(lái)闡述，這確實(shí)不失為是一種有意義的嘗試。

內(nèi)容概要

　　本書是作者在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容適當(dāng)貫通，既分階段，又平滑過(guò)渡，由此避免不必要的重復(fù)，以利于縮短學(xué)時(shí)，便于學(xué)生掌握．全書分為上、下兩冊(cè)，本書為上冊(cè)，主要深入講解電磁場(chǎng)的性質(zhì)，研究電磁場(chǎng)和介質(zhì)相互作用的本質(zhì)和規(guī)律，并深入探討了電磁場(chǎng)作為一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的普遍量度——能量。書中應(yīng)用實(shí)例和例題甚多，以便學(xué)生更好地掌握基本概念和基本理論。
　　本書可作為普通高等學(xué)校物理或應(yīng)用物理專業(yè)本科生的電磁學(xué)課程的教材或參考書，亦可供相關(guān)專業(yè)師生和科技工作者參考。

書籍目錄

叢書序
前言
第1章 真空中的靜電場(chǎng)
1.1 電荷守恒
1.2 庫(kù)侖定律
1.2.1 庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)
1.2.2 庫(kù)侖定律
1.3 疊加原理
1.3.1 疊加原理的數(shù)學(xué)表述
1.3.2 帶電體系對(duì)靜止點(diǎn)電荷的作用力
1.3.3 帶電體系之間的作用力
1.4 電場(chǎng)強(qiáng)度
1.4.1 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義
1.4.2 各類帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度
1.4.3 電場(chǎng)的物質(zhì)性
1.4.4 電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算舉例
1.5 高斯定理
1.5.1 電通量
1.5.2 高斯定理
1.5.3 高斯定理與庫(kù)侖定律的關(guān)系
1.5.4 高斯定理應(yīng)用舉例
1.5.5 電場(chǎng)線
1.6 環(huán)路定理
1.6.1 電場(chǎng)的環(huán)量
1.6.2 環(huán)路定理
1.7 電勢(shì)
1.7.1 電勢(shì)差與電勢(shì)
1.7.2 電勢(shì)的一般表達(dá)式
1.7.3 場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系
1.7.4 等勢(shì)面
1.7.5 應(yīng)用舉例
第2章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)
2.1 物質(zhì)的電性質(zhì)
2.1.1 物質(zhì)的電性質(zhì)
2.1.2 電場(chǎng)對(duì)電荷系統(tǒng)的作用
2.2 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體
2.2.1 導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡的條件
2.2.2 處在靜電平衡條件下導(dǎo)體的性質(zhì)
2.2.3 導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中性質(zhì)的應(yīng)用
2.2.4 高斯定理和庫(kù)侖定律的精確驗(yàn)證
2.3 電容和電容器
2.3.1 孤立導(dǎo)體的電容
2.3.2 電容器
2.3.3 電容器的連接
2.4 電介質(zhì)
2.5 極化強(qiáng)度矢量P
2.5.1 P與極化電荷的關(guān)系
2.5.2 P與電場(chǎng)E的關(guān)系
2.6 電介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本定理
2.6.1 高斯定理
2.6.2 環(huán)路定理
2.7 邊值關(guān)系和唯一性定理
2.7.1 電場(chǎng)強(qiáng)度
2.7.2 電位移矢量
2.7.3 電勢(shì)
2.7.4 靜電場(chǎng)的唯一性定理
2.7.5 應(yīng)用舉例
2.8 電像法
第3章 靜電能
3.1 真空中點(diǎn)電荷間的相互作用能
3.2 連續(xù)電荷分布的靜電能
3.3 電荷體系在外電場(chǎng)中的靜電能
3.4 電場(chǎng)的能量和能量密度
3.5 非線性介質(zhì)及電滯損耗
3.6 利用靜電能求靜電力
第4章 穩(wěn)恒電流
4.1 穩(wěn)恒條件
4.1.1 電流強(qiáng)度和電流密度
4.1.2 電流連續(xù)方程
4.1.3 穩(wěn)恒條件
4.2 歐姆定律
4.2.1 歐姆定律
4.2.2 焦耳定律
4.2.3 從經(jīng)典電子論觀點(diǎn)解釋歐姆定律和焦耳定律
4.2.4 歐姆定律的失效問(wèn)題
4.3 電源及電動(dòng)勢(shì)
4.3.1 電源及其電動(dòng)勢(shì)
4.3.2 常見(jiàn)的幾種電源
4.3.3 路端電壓、電動(dòng)勢(shì)和全電路歐姆定律
4.3.4 穩(wěn)恒電路的特點(diǎn)
4.3.5 穩(wěn)恒電路中靜電場(chǎng)的作用
4.4 基爾霍夫定律
4.4.1 節(jié)點(diǎn)、支路和回路
4.4.2 基爾霍夫定律
4.4.3 支路電流法
4.4.4 回路電流法
4.5 穩(wěn)恒電流和靜電場(chǎng)的綜合求解
4.5.1 基本方程
4.5.2 基本方程的閉合性
4.5.3 與純靜電場(chǎng)問(wèn)題類比
第5章 真空中的靜磁場(chǎng)
5.1 磁現(xiàn)象與磁場(chǎng)
5.1.1 磁的基本現(xiàn)象與磁的庫(kù)侖定律
5.1.2 奧斯特實(shí)驗(yàn)——電流磁效應(yīng)
5.1.3 磁感應(yīng)強(qiáng)度
5.1.4 安培力公式與洛倫茲力公式
5.2 畢奧-薩伐爾定律
5.2.1 畢奧-薩伐爾定律
5.2.2 畢奧-薩伐爾定律應(yīng)用舉例
5.3 安培定律
5.3.1 四個(gè)示零實(shí)驗(yàn)
5.3.2 安培定律
5.3.3 安培力及其應(yīng)用
5.4 靜磁場(chǎng)的基本定理
5.4.1 磁場(chǎng)的高斯定理
5.4.2 安培環(huán)路定理
5.4.3 磁場(chǎng)的幾何描述
5.4.4 兩條定理與畢奧一薩伐爾定律的關(guān)系
5.4.5 安培環(huán)路定理的應(yīng)用
5.5 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
5.5.1 運(yùn)動(dòng)特征
5.5.2 應(yīng)用舉例
5.5.3 宏觀效應(yīng)
第6章 靜磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)
6.1 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
6.1.1 磁場(chǎng)對(duì)電流的力和力矩
6.1.2 電流受力和力矩的計(jì)算舉例
6.2 磁介質(zhì)及其磁化強(qiáng)度M
6.2.1 磁化強(qiáng)度
6.2.2 磁化電流
6.3 磁介質(zhì)中的靜磁場(chǎng)的基本定理
6.4 介質(zhì)的磁化規(guī)律
6.4.1 介質(zhì)按磁化規(guī)律的分類
6.4.2 介質(zhì)磁化的微觀機(jī)制
6.4.3 無(wú)限均勻線性各向同性介質(zhì)中的靜磁場(chǎng)
6.5 邊值關(guān)系和唯一性定理
6.5.1 磁場(chǎng)在磁介質(zhì)界面上的邊值關(guān)系
6.5.2 靜磁場(chǎng)的唯一性定理
6.5.3 分區(qū)均勻線性各向同性介質(zhì)中的靜磁場(chǎng)
6.6 磁像法
6.6.1 介質(zhì)界面為無(wú)限平面
6.6.2 介質(zhì)界面為無(wú)窮長(zhǎng)圓柱面
6.7 磁路定理及其應(yīng)用
6.7.1 磁路定理的基本方程
6.7.2 磁路定理的應(yīng)用
6.8 磁荷法
6.8.1 磁荷觀點(diǎn)下的靜磁場(chǎng)規(guī)律
6.8.2 磁荷法和電流法的等效性
6.8.3 磁荷法的應(yīng)用
第7章 電磁感應(yīng)
7.1 電磁感應(yīng)定律
7.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象
7.1.2 法拉第電磁感應(yīng)定律
7.1.3 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算
7.1.4 塊狀導(dǎo)體中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象
7.1.5 電磁感應(yīng)定律和磁場(chǎng)的高斯定理
7.2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)
7.2.1 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
7.2.2 感生電動(dòng)勢(shì)
7.2.3 電子感應(yīng)加速器
7.3 互感和自感
7.3.1 互感現(xiàn)象和互感系數(shù)
7.3.2 自感現(xiàn)象和自感系數(shù)
7.3.3 兩線圈的串聯(lián)和并聯(lián)
7.4 似穩(wěn)電路和暫態(tài)過(guò)程
7.4.1 似穩(wěn)條件
7.4.2 似穩(wěn)電路方程
7.4.3 多回路電路的基爾霍夫定律
7.4.4 暫態(tài)過(guò)程
第8章 磁能
8.1 載流線圈的磁能
8.1.1 一個(gè)載流線圈的磁能
8.1.2 N個(gè)載流線圈系統(tǒng)的磁能
8.2 載流線圈在外磁場(chǎng)中的磁能
8.3 磁場(chǎng)的能量和磁能密度
8.4 非線性介質(zhì)及磁滯損耗
8.5 利用磁能求磁力
第9章 交流電路
9.1 基本概念和描述方法
9.1.1 基本概念
9.1.2 描述方法
9.2 交流電路的復(fù)數(shù)解法
9.2.1 交流電路的基本方程
9.2.2 電路方程的復(fù)數(shù)形式
9.2.3 交流電路元件的復(fù)阻抗
9.3 交流電的功率
9.3.1 瞬時(shí)功率
9.3.2 平均功率
9.3.3 視在功率和功率因素
9.3.4 由電壓和電流復(fù)有效值計(jì)算平均功率
9.4 交流電路分析舉例
9.4.1 串聯(lián)諧振電路
9.4.2 并聯(lián)諧振電路
9.4.3 變壓器電路
第10章 麥克斯韋電磁理論
10.1 麥克斯韋方程組
10.1.1 兩個(gè)大膽的推廣
10.1.2 兩個(gè)重要的假設(shè)
10.1.3 麥克斯韋方程組
10.1.4 邊值關(guān)系
10.2 平面電磁波
10.2.1 電磁波的產(chǎn)生機(jī)制
10.2.2 平面電磁波的性質(zhì)
10.2.3 赫茲實(shí)驗(yàn)
10.2.4 電磁波譜
10.3 電磁場(chǎng)的能量、動(dòng)量和角動(dòng)量
10.3.1 電磁場(chǎng)的能量、動(dòng)量和角動(dòng)量
10.3.2 平面電磁波的能量和動(dòng)量
10.3.3 光壓
10.3.4 電磁場(chǎng)具有角動(dòng)量的驗(yàn)證
習(xí)題
習(xí)題參考答案
參考書目
附錄Ⅰ 科學(xué)家中英文姓名對(duì)照表
附錄Ⅱ 單位制和單位制間的公式變換
附錄Ⅲ 物理常數(shù)
附錄Ⅳ 矢量分析中的常用公式
名詞索引
教學(xué)進(jìn)度和作業(yè)布置

章節(jié)摘錄

插圖：

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