電磁學(xué)

前言

本書(shū)第二版自2001年出版以來(lái)，得到了讀者的厚愛(ài)，幾乎每年都重印，至今仍有不少學(xué)校把它作為物理專業(yè)電磁學(xué)課程的教科書(shū)或主要參考書(shū)。但隨著時(shí)光飛躍，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的需求、學(xué)生對(duì)專業(yè)的選擇更加多樣化，從不同的角度去適應(yīng)這些變化的教育改革，正在發(fā)展，本科學(xué)生心目中傳統(tǒng)的“專業(yè)”的界線日趨模糊，高中畢業(yè)生對(duì)志愿的選擇、社會(huì)對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的需求，往往重視學(xué)校甚于重視專業(yè)。與此相適應(yīng)的教學(xué)改革則是專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)更加多元化，專業(yè)性減弱，普適性、通用性加強(qiáng)，培養(yǎng)規(guī)格、教學(xué)基本要求則因地、因校而不盡相同。第二版教材內(nèi)容比較齊全，問(wèn)題的討論比較深入，教學(xué)時(shí)數(shù)比較多，故已無(wú)法適應(yīng)某些學(xué)時(shí)數(shù)比較少的電磁學(xué)課程的需要。為此，我們?cè)谠瓉?lái)《電磁學(xué)》的基礎(chǔ)上改編出版了第三版，以滿足較少學(xué)時(shí)的電磁學(xué)課程的教學(xué)需求。第三版減少教學(xué)時(shí)數(shù)、壓縮篇幅的主要途徑是精選內(nèi)容，對(duì)選出的內(nèi)容，仍保持原書(shū)的特點(diǎn)：既注重基本概念、基本規(guī)律闡述的嚴(yán)謹(jǐn)順暢，給學(xué)生嚴(yán)格的訓(xùn)練，使學(xué)生打下比較扎實(shí)的基礎(chǔ)，又注意引導(dǎo)學(xué)生思考、鉆研和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生具有自學(xué)新知識(shí)的基礎(chǔ)、能力、方法、習(xí)慣和勇氣，從而能學(xué)習(xí)未學(xué)過(guò)的知識(shí)。以第三版為教材的讀者，如果對(duì)電磁學(xué)有比較濃厚的興趣，仍可以第二版作為參考書(shū)，讀者一定可以從中獲得許多有益的啟迪。本版主要變化是：1.刪除了第二版中大部分以“小字”編寫(xiě)的內(nèi)容和原書(shū)第六章“運(yùn)動(dòng)電荷的電場(chǎng)和磁場(chǎng)”，其他內(nèi)容則在不影響原書(shū)風(fēng)格和特點(diǎn)的前提下做必要的和適當(dāng)?shù)膲嚎s和精簡(jiǎn)，使第三版能適用于較少學(xué)時(shí)的電磁學(xué)課程的要求。

內(nèi)容概要

編者在原來(lái)《電磁學(xué)》的基礎(chǔ)上改編出版了第三版，以滿足較少學(xué)時(shí)的電磁學(xué)課程的教學(xué)需求。第三版減少教學(xué)時(shí)數(shù)、壓縮篇幅的主要途徑是精選內(nèi)容，對(duì)選出的內(nèi)容，仍保持原書(shū)的特點(diǎn)：既注重基本概念、基本規(guī)律闡述的嚴(yán)謹(jǐn)順暢，給學(xué)生嚴(yán)格的訓(xùn)練，使學(xué)生打下比較扎實(shí)的基礎(chǔ)，又注意引導(dǎo)學(xué)生思考、鉆研和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生具有自學(xué)新知識(shí)的基礎(chǔ)、能力、方法、習(xí)慣和勇氣，從而能學(xué)習(xí)未學(xué)過(guò)的知識(shí)。

書(shū)籍目錄

第一章 靜電學(xué)的基本規(guī)律  §1.1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 電荷守恒定律    1.電荷摩擦起電    2.電子 質(zhì)子 夸克    3.電荷守恒定律    4.導(dǎo)體和絕緣體  §1.2 庫(kù)侖定律    1.點(diǎn)電荷的概念 庫(kù)侖定律    2.電荷量的單位    3.真空的概念及其演變    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.疊加原理  §1.3 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度    1.電場(chǎng)    2.電場(chǎng)強(qiáng)度    3.點(diǎn)電荷與點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)    4.任意形狀帶電體的電場(chǎng)    5.電場(chǎng)線——描寫(xiě)電場(chǎng)的輔助工具    6.例題  §1.4 電勢(shì)    1.靜電場(chǎng)的環(huán)路定理    2.電勢(shì)差和電勢(shì)    3.帶電體的電勢(shì)    4.等勢(shì)面電勢(shì)梯度    5.幾點(diǎn)說(shuō)明    6.電偶層的電勢(shì)心電圖原理    7.例題  §1.5 高斯定理    1.電場(chǎng)強(qiáng)度通量    2.電場(chǎng)對(duì)任意封閉曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量    3.高斯定理    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.例題——用高斯定理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)  §1.6 靜電場(chǎng)的基本方程式  §1.7 靜電能    1.點(diǎn)電荷系的相互作用能    2.電偶極子在外場(chǎng)中的靜電能 電場(chǎng)對(duì)電偶極子的作用    3.電荷連續(xù)分布的帶電體的能量    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.例題  思考題  習(xí)題第二章 靜電場(chǎng)與導(dǎo)體  §2.1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體    1.導(dǎo)體的特征 功函數(shù)    2.導(dǎo)體的靜電平衡條件    3.導(dǎo)體上的電荷分布    4.導(dǎo)體表面的場(chǎng)強(qiáng)    5.靜電屏蔽6.例題  §2.2 靜電場(chǎng)的唯一性定理    1.問(wèn)題的提出    2.靜電場(chǎng)的唯一性定理  §2.3 尖端效應(yīng)    1.尖端放電 電暈    2.靜電復(fù)印    3.范德格拉夫起電機(jī)    4.從場(chǎng)離子顯微鏡(FIM)到掃描隧穿顯微鏡(STM)  §2.4 電容和電容器    1.孤立導(dǎo)體的電容    2.電容器及其電容    3.幾種形狀的電容器的電容    4.電容器的串聯(lián)與并聯(lián)    5.幾點(diǎn)說(shuō)明    6.例題  §2.5 靜電場(chǎng)的能量    1.帶電導(dǎo)體的靜電能    2.電場(chǎng)的能量    3.幾點(diǎn)說(shuō)明    4.靜電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體的作用力    5.例題  思考題  習(xí)題第三章 恒定電流  §3.1 恒定電流的閉合性    1.電流的形成    2.電流和電流密度    3.電流的連續(xù)性方程 恒定電流的閉合性  §3.2 歐姆定律    1.歐姆定律的微分形式    2.一段電路歐姆定律 電阻    3.電阻率與溫度的關(guān)系 超導(dǎo)電性    4.電流的功率焦耳定律    5.例題  §3.3 固體導(dǎo)電機(jī)理簡(jiǎn)介    1.金屬導(dǎo)電性的經(jīng)典微觀解釋    2.費(fèi)米電子氣 導(dǎo)電和導(dǎo)熱的量子理論  §3.4 電動(dòng)勢(shì)和全電路歐姆定律    1.非靜電起源的電力    2.電動(dòng)勢(shì) 全電路歐姆定律    3.恒定電場(chǎng)在恒定電路中的作用    4.接觸電勢(shì)差 溫差電動(dòng)勢(shì)    5.化學(xué)電源6.例題  §3.5 電路定理    1.一段含源電路的歐姆定律    2.基爾霍夫方程及其應(yīng)用    3.例題  思考題  習(xí)題第四章 恒定電流的磁場(chǎng)  §4.1 基本磁現(xiàn)象安培定律    1.磁現(xiàn)象    2.電流間的相互作用力 安培定律    3.幾點(diǎn)說(shuō)明    4.例題  §4.2 電流的磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度    1.磁場(chǎng)及其描寫(xiě)    2.畢奧-薩伐爾定律    3.幾點(diǎn)說(shuō)明    4.平面載流回路在磁場(chǎng)中受到的力和力矩    5.例題  §4.3 恒定電流磁場(chǎng)的基本方程式    1.磁場(chǎng)的高斯定理 尋找磁單極    2.磁場(chǎng)的環(huán)流 安培環(huán)路定理    3.恒定電流的磁場(chǎng)的基本方程式    4.例題  §4.4 帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)    1.洛倫茲力    2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)    3.回旋加速器的基本原理    4.湯姆孫實(shí)驗(yàn)    5.質(zhì)譜儀    6.霍耳效應(yīng)    7.洛倫茲力與安培力    8.例題  §4.5 磁場(chǎng)的矢勢(shì)A-B效應(yīng)    1.磁場(chǎng)矢勢(shì)的引入    2.A-B效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證  思考題  習(xí)題第五章 隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)麥克斯韋方程  §5.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與電磁感應(yīng)定律    1.基本的電磁感應(yīng)現(xiàn)象    2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及其大小和方    3.法拉第電磁感應(yīng)定律    4.關(guān)于法拉第    5.例題  §5.2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)    1.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)    2.感生電場(chǎng)及其性質(zhì)    3.渦電流與電磁阻尼    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.例題  §5.3 感與自感    1.互感現(xiàn)象與互感系數(shù)    2.自感現(xiàn)象與自感系數(shù)    3.例題  §5.4 LR電路中的暫態(tài)過(guò)程磁場(chǎng)的能量    1.似穩(wěn)電流 可變電流的電路方程    2.LR電路中的暫態(tài)過(guò)程    3.可變電流電路中的能量轉(zhuǎn)換 自感能    4.兩個(gè)載流回路的磁能互感能    5.真空中磁場(chǎng)的能量磁能密度    6.例題  §5.5 位移電流及其物理實(shí)質(zhì)    1.回顧與總結(jié)位移電流    2.位移電流的物理實(shí)質(zhì)    3.幾點(diǎn)說(shuō)明    4.例題  §5.6 真空中的麥克斯韋方程組 電磁波    1.麥克斯韋方程的積分形式    2.真空中的平面電磁波    3.關(guān)于麥克斯韋    4.例題  §5.7 電磁場(chǎng)的能量與動(dòng)量    1.電磁場(chǎng)的能量 能流密度    2.電磁場(chǎng)的動(dòng)量  §5.8 電磁波的產(chǎn)生 輻射    1.輻射電磁波的條件    2.加速運(yùn)動(dòng)電荷的輻射    3.輻射場(chǎng)的能流    4.振動(dòng)偶極子的輻射    5.例題  §5.9幾種輻射介紹    1.軔致輻射    2.回旋輻射    3.同步輻射及其應(yīng)用  思考題  習(xí)題第六章 物質(zhì)中的電場(chǎng)  §6.1 電介質(zhì)的極化    1.電介質(zhì)的極化相對(duì)介電常數(shù)    2.原子或分子系統(tǒng)的電偶極矩    3.電介質(zhì)極化的微觀模型  §6.2 極化強(qiáng)度和極化電荷    1.極化強(qiáng)度    2.極化電荷    3.極化電荷的面密度和體密度    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.例題  §6.3 介質(zhì)中的靜電場(chǎng)    1.宏觀電場(chǎng)與微觀電場(chǎng)    2.極化強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系    3.例題  §6.4 鐵電體、壓電體和駐極體  §6.5 介質(zhì)中的高斯定理    1.電位移介質(zhì)中的高斯定理    2.介質(zhì)中電場(chǎng)的基本方程式    3.電場(chǎng)的邊界條件    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.例題  §6.6 電介質(zhì)中的靜電能    1.電介質(zhì)中靜電能的定義    2.電介質(zhì)中電場(chǎng)能的表示式    3.例題  思考題  習(xí)題第七章 物質(zhì)中的磁場(chǎng)  §7.1 順磁性和抗磁性    1.順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)    2.原子中的電流 電子的磁矩    3.順磁性和抗磁性的起源    4.原子核的磁矩核磁共振成像  §7.2 磁化強(qiáng)度和磁化電流    1.磁化強(qiáng)度    2.磁化電流    3.磁化電流的面密度與體密度    4.例題  §7.3 介質(zhì)中的磁場(chǎng)    1.磁介質(zhì)中的磁感強(qiáng)度    2.磁化強(qiáng)度與磁感強(qiáng)度的關(guān)系    3.例題  §7.4 磁場(chǎng)強(qiáng)度介質(zhì)中磁場(chǎng)的基本方程式    1.磁場(chǎng)強(qiáng)度 介質(zhì)中磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理    2.介質(zhì)中磁場(chǎng)的基本方程式    3.磁場(chǎng)的邊界條件    4.幾點(diǎn)說(shuō)明    5.介質(zhì)中磁場(chǎng)的能量密度    6.例題  §7.5 鐵磁性    1.磁化曲線    2.磁滯回線    3.鐵磁性起因簡(jiǎn)介    4.例題  §7.6 超導(dǎo)體簡(jiǎn)介    1.超導(dǎo)體的臨界溫度和臨界磁場(chǎng)    2.高溫氧化物超導(dǎo)  §7.7 介質(zhì)中電磁場(chǎng)的方程組    1.介質(zhì)中的麥克斯韋方程組    2.邊界條件    3.無(wú)限大均勻介質(zhì)中的平面電磁波    4.光的折射率    5.介質(zhì)中電磁場(chǎng)的能量密度與能流密度    6.例題  思考題  習(xí)題第八章 交流電路  §8.1 簡(jiǎn)諧交流電的產(chǎn)生和表示方法    1.簡(jiǎn)諧交流電的產(chǎn)生    2.簡(jiǎn)諧交流電的三個(gè)參量    3.簡(jiǎn)諧交流電的有效值    4.簡(jiǎn)諧交流電的振幅矢量表示法    5.例題  §8.2 交流電路中的元件    1.交流電路中的純電阻    2.交流電路中的純電感    3.交流電路中的純電容  §8.3 RLC串聯(lián)電路    1.似穩(wěn)條件和集中參量    2.RLC串聯(lián)電路的電路方程及其解    3.RLC串聯(lián)電路的振幅矢量計(jì)算法    4.例題  §8.4 并聯(lián)電路的計(jì)算  §8.5 交流電路的功率    1.交流電路的功率    2.有功功率和無(wú)功功率    3.提高電路功率因數(shù)的意義和方法  §8.6 諧振電路和品質(zhì)因數(shù)    l.RLC串聯(lián)電路的諧振和諧振條件    2.RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)電路上的電壓分配 品質(zhì)因數(shù)    3.RLC串聯(lián)諧振電路中的能量轉(zhuǎn)換 Q值的普遍含義    4.諧振曲線通頻帶  §8.7 三相交流電    1.三相交流電的產(chǎn)生    2.三相電路中負(fù)載的連接  思考題  習(xí)題習(xí)題答案

章節(jié)摘錄

插圖：電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和電磁學(xué)的基本理論是在18至19世紀(jì)期間通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出來(lái)的。當(dāng)時(shí)，人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)了解甚少，所以在宏觀電磁理論的表述中，常常不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。但在今天，如果我們能結(jié)合物質(zhì)電結(jié)構(gòu)的初步知識(shí)來(lái)學(xué)習(xí)電磁學(xué)，對(duì)深入理解電磁學(xué)的基本規(guī)律是有幫助的。從物理和化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，物質(zhì)由原子、分子構(gòu)成，而原子是由電子、質(zhì)子和中子構(gòu)成的。質(zhì)子和中子是原子核的組成部分，統(tǒng)稱核子。電子在核外運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量很小，約為10kg，大小很難嚴(yán)格確定。迄今為止的實(shí)驗(yàn)和理論都未發(fā)現(xiàn)電子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故都把電子作為點(diǎn)粒子。電子所帶電荷的絕對(duì)值e是電荷的最小單元，稱為元電荷。至今尚未發(fā)現(xiàn)電荷量比一個(gè)元電荷更小的穩(wěn)定的帶電體。但近年來(lái)，關(guān)于分?jǐn)?shù)電荷的研究已引起廣泛的興趣。所謂分?jǐn)?shù)電荷就是指比元電荷更小的電荷。粒子物理學(xué)的研究表明，核子等重粒子是由電荷量為（1／3）e或（2／3）e的稱為夸克的粒子組成的。但實(shí)驗(yàn)上尚未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立存在的帶分?jǐn)?shù)電荷的粒子。電荷具有最小單元的性質(zhì)稱為電荷的量子化，它是電荷的又一基本屬性。質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等，約為電子質(zhì)量的l840倍（10kg）。質(zhì)子帶正電，電荷量與電子的相等（相等的精確程度達(dá)到10分之一），中子不帶電。質(zhì)子可以穩(wěn)定的獨(dú)立存在，中子則不能，它將衰變（半衰期13min）為一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)電子和一個(gè)中微子。電子和質(zhì)子的質(zhì)量和電荷量的數(shù)值如表1.1-l所示。

編輯推薦

2005年，《電磁學(xué)(第3版)》第二版榮獲國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，1992年，《電磁學(xué)(第3版)》第一版榮獲國(guó)家教委優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。

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