經典電動力學

前言

“每一種科學都是分析單個的運動形態(tài)或一系列互相關聯和互相轉變的運動形態(tài)?！薄鞲袼埂蹲匀晦q證法》電動力學研究的領域是電磁現象，或者說是電磁運動形態(tài)。它具體研究的對象，概括地說，就是電磁場的性質以及它與帶電物體間的作用?，F在已經明確地認識到，電磁場是物質存在的一種形式，并非是描述帶電體之間相互作用的一種手段。電荷也不是某種客體，從根本上來說（例如就電子和質子而言）所謂“帶電”，是指它們具有與電磁場相互作用的性能。其電荷值就是它們與電磁場間耦合常數。只是對宏觀物體來說，帶負電才是指它帶有多余的（超過抵消質子正電荷所需的）電子。帶正電是指只有不足的電子（或者說帶有過多的質子）。電磁場與帶電物質相互作用，從而表現出各種各樣的電磁現象。然而對電磁現象的這一本質，人們并不是一下子就認識到的。像所有的認識過程一樣，人類對電磁現象的認識，也是在實踐中由特殊到一般、由現象到本質逐步深入的。在早先的時候，人們把帶電體之間以及載流導線之間存在的作用力解釋成為帶電體之間或載流導線之間的超距作用，而電磁場（靜止的）只是作為描敘手段引入的，并沒有被當成為一種客觀的物質存在。人們對電磁現象的認識面，也是從靜電、靜磁和似穩(wěn)流動等特殊范圍逐步擴大，直到一般的情況。因此，電動力學的任務，就是在各種特殊范圍的實驗定律的基礎上，闡明電磁現象的本質和它的一般規(guī)律，并在得出一般規(guī)律以后，再回到實際中去，運用這些規(guī)律來研究各種物理過程。在電磁場和帶電物質這一對矛盾中，電動力學又著重地研究電磁場這一方，即研究電磁場的基本屬性、它的運動規(guī)律以及它和帶電物質的相互作用。

內容概要

　　《經典電動力學》第一章闡述電磁現象的基本規(guī)律和電場的基本性質，它是整《經典電動力學》的理論基礎。第二章和第三章從基本規(guī)律出發(fā)，分別討論靜電場和靜磁場的狀況，它們是場與介質相互作用所達到的靜態(tài)。第四章討論電磁波的激發(fā)、傳播和輻射。第五章討論帶電粒子與電磁場的作用。第六章闡述特殊相對論的實驗基礎和基本原理。　　《經典電動力學》可作為電動力學的參考教材或作為教學參考書供教員使用。

書籍目錄

序言前言第一章 電磁現象的基本規(guī)律1.1 靜電、靜磁和似穩(wěn)電流狀態(tài)的實驗規(guī)律1.2 麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式1.3 電磁場的波動性平面電磁波1.4 電磁能量和電磁動量能量動量守恒和轉化定律1.5 介質中的電荷電流介質內部和邊界上麥克斯韋方程組的形式1.6 介質的電磁性質方程介質中的電磁能量第二章 靜電場和靜電作用2.1 靜電問題中場和介質的相互作用2.2 穩(wěn)定流動問題中場和介質的相互作用2.3 導體系的電勢系數和電容系數2.4 分離變數法在靜電問題中的應用2.5 點電荷密度的數學表示——6函數靜電鏡像法2.6 電多極子的場及其與外電場的相互作用能第三章 靜磁場和似穩(wěn)電磁場3.1 靜磁矢勢鏡像電流效應3.2 圓電流圈的磁場電流圈與永磁偶極層的比較3.3 磁偶極子的場及其在外磁場中的能量3.4 線圈系的自感系數和互感系數3.5 似穩(wěn)場和似穩(wěn)電路方程3.6 磁場對運動導體的質動力和電動力第四章 電磁波的輻射和傳播4.1 電磁場的標勢和矢勢推遲解4.2 電偶極輻射4.3 磁偶極輻射和電四極輻射4.4 多極場和多極輻射的一般理論4.5 半波長天線的輻射4.6 電磁波與介質的相互作用定頻態(tài)電磁波4.7 絕緣和導電介質中的平面電磁波4.8 電磁波在介質表面的反射4.9 高頻電磁波的腔激發(fā)4.1 0高頻電磁場沿同軸線的傳送電報方程式4.1 1高頻電磁波在波導管中的傳送4.1 2表面電磁波的傳播第五章 帶電粒子與電磁場的相互作用5.1 李納一維謝爾勢等速帶電粒子的電磁場5.2 加速帶電粒子的輻射5.3 帶電粒子的電磁質量和輻射阻尼力5.4 諧振電子的輻射阻尼譜線的自然寬度5.5 電子對電磁波的散射和吸收5.6 氣體和等離子體中電磁波的色散第六章 特殊相對論基礎6.1 特殊相對論的實驗基礎6.2 特殊相對論的基本原理洛倫茲變換公式6.3 相對論的時空理論6.4 對時間次序問題的進一步討論6.5 電磁規(guī)律的相對論不變性6.6 洛倫茲不變的力學方程質能關系式6.7 電子加速器的簡單理論6.8 在電磁場中運動的帶電粒子的拉格朗日方程和哈密頓方程6.9 電磁場運動的變分原理拉格朗日方程和哈密頓方程附錄附錄A矢量分析附錄B張量的運算附錄C柱面電磁波的普遍解附錄D電磁單位制附錄E靜電場對介質的質動力附錄F地面導線環(huán)的輻射電阻附錄G水平分層大地的交流視電阻率附錄H垂直磁偶極變頻測深的低頻特性和高阻層的穿透問題附錄I水平電偶極變頻測深的低頻特性和對高阻層的穿透問題附錄J經典電子論附錄K以太論的興衰附錄L電弱作用的統(tǒng)一理論附錄M近區(qū)高頻電磁場標準計量方法的研究附錄N關于特殊相對論的有關問題答讀者問

章節(jié)摘錄

插圖：在下一節(jié)中，我們還要進一步討論物體運動的速度極限的問題，在那里將說明。不論用運動學（例如通過兩慣性參考系中的速度變換）還是用動力學（施加恒力）的辦法，都不能使物體速度超過c。以上的討論還表明，在相對論中，參考系必須是某種現實可能的運動物體的代表，而不能是一個純屬虛設的標架，因而參考系之間的相互運動速度不能超過現實物體可能速度的范圍。從本節(jié)的討論看出，經典時空理論事實上是把低速運動和比較小范圍內總結出來的結果加以絕對化，從而“先后”、“久暫”和“長度”等都具有不依賴于運動物質的絕對意義。經典時空理論承認時間和空間的客觀實在性，但同時又認為空間和時間是與物質分離的，它是脫離物質的獨立的存在，而且時空彼此也是相互不關聯的：空間好比一個三維的大容器，物質是容放在空間之中，物體的體積和線度，就是它所占據的空間的容積和線度，其值是絕對的，與參考系無關；時間是一維的，并且單向均勻地流逝著，所有的物質過程，都容現在這個時間的長流之中。事件的先后次序也就由它們在這時間長流中的“位置”來決定，過程的久暫由其始終點在這長流中的“距離”來決定，因而也都是絕對的。時間與空間彼此也沒有任何聯系。由此看來，經典時空理論在觀點上帶有某種形而上學的局限性，而且將時空與物質割裂了開來。特殊相對論的結論說明了時間和空間與物質運動有著不可分割的聯系，這與上述形而上學的觀點完全不相容，它證實了辯證唯物論的時空觀的正確性。按照辯證唯物論的觀點，時間和空間都是運動物質存在的形式，兩者（指時間和空間）因而可能互相緊密聯系。時空屬性乃是物質運動基本屬性的反映。特殊相對論的結果正具體體現了這種時空與物質之間的不可分割的聯系。

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