目錄
前言
第1章 靜電場 1
1.1 電荷 1
1.1.1 摩擦起電 1
1.1.2 物體的電結(jié)構(gòu) 1
1.1.3 電荷守恒性 2
1.1.4 電荷的量子性 2
1.1.5 電荷不變性 3
1.1.6 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 3
1.2 庫侖定律 4
1.2.1 庫侖定律的表述 4
1.2.2 疊加原理 5
1.3 電場和電場強(qiáng)度 6
1.3.1 電場 6
1.3.2 電場強(qiáng)度 6
1.3.3 電場強(qiáng)度的計算 8
1.4 高斯定理及應(yīng)用 14
1.4.1 電場線 14
1.4.2 電通量 16
1.4.3 高斯定理 17
1.4.4 高斯定理的應(yīng)用 20
1.5 電勢 23
1.5.1 電場力所做的功 23
1.5.2 靜電場的環(huán)路定理 24
1.5.3 電勢能 25
1.5.4 電勢差和電勢 25
1.5.5 電勢的計算 26
1.5.6 等勢面 29
1.5.7 電場強(qiáng)度與電勢梯度的關(guān)系 30
1.6 靜電能 32
1.6.1 電荷與電場的相互作用能 32
1.6.2 點(diǎn)電荷系的相互作用能 33
1.6.3 靜電場中的電偶極子 34
1.6.4 帶電體的靜電能 36
思考題 38
習(xí)題 41
第2章 靜電場中的導(dǎo)體 48
2.1 導(dǎo)體的靜電平衡性質(zhì) 48
2.1.1 導(dǎo)體的靜電平衡條件 48
2.1.2 靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布 49
2.2 靜電屏蔽 51
2.3 有導(dǎo)體存在時靜電場的分析與計算 52
2.4 靜電場的唯一性定理 57
2.4.1 唯一性定理 57
2.4.2 幾個引理 57
2.4.3 唯一性定理的證明 58
2.4.4 從唯一性定理看靜電屏蔽 58
2.5 靜電應(yīng)用 59
2.5.1 靜電除塵器 59
2.5.2 靜電噴涂 60
2.5.3 靜電復(fù)印 60
2.6 電容和電容器 61
2.6.1 孤立導(dǎo)體的電容 61
2.6.2 電容器及其電容 62
2.6.3 幾種常見電容器的電容 62
2.6.4 電容器的連接 64
2.7 電容傳感器 66
2.7.1 面積變化型電容傳感器 66
2.7.2 極距變化型電容傳感器 67
2.7.3 變介電常數(shù)型電容傳感器 68
2.8 靜電場的能量 68
2.8.1 帶電導(dǎo)體的靜電能 68
2.8.2 電場的能量 69
2.8.3 靜電場對導(dǎo)體的作用力 70
思考題 72
習(xí)題 75
第3章 靜電場中的電介質(zhì) 83
3.1 電介質(zhì)對電場的影響 83
3.2 電介質(zhì)的極化 84
3.3 極化強(qiáng)度和極化電荷 86
3.3.1 極化強(qiáng)度的定義 86
3.3.2 極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的關(guān)系 87
3.3.3 極化電荷與極化強(qiáng)度的關(guān)系 87
3.4 有電介質(zhì)時的靜電場方程 94
3.4.1 電位移矢量D與有介質(zhì)時的高斯定理 94
3.4.2 有介質(zhì)時的靜電場環(huán)路定理 96
3.4.3 靜電場的邊界條件 96
3.5 有介質(zhì)時的靜電能 102
3.5.1 電介質(zhì)中靜電能的定義 102
3.5.2 電介質(zhì)中電場能 103
思考題 107
習(xí)題 108
第4章 穩(wěn)恒電流 114
4.1 電流和電流密度 114
4.1.1 電流 114
4.1.2 電流密度 115
4.1.3 電流線 116
4.1.4 電流的連續(xù)性方程 116
4.1.5 穩(wěn)恒電流與穩(wěn)恒電場 116
4.2 歐姆定律和電阻 117
4.2.1 歐姆定律 117
4.2.2 電阻率 118
4.2.3 電阻應(yīng)變片 119
4.2.4 歐姆定律的微分形式 121
4.3 電功率和焦耳定律 121
4.3.1 電功率 121
4.3.2 焦耳定律 122
4.3.3 焦耳定律的微分形式 122
4.4 金屬導(dǎo)電的經(jīng)典微觀解釋 122
4.5 電源和電動勢 124
4.5.1 電源的作用 124
4.5.2 非靜電場的強(qiáng)度 125
4.5.3 電動勢 126
4.5.4 全電路歐姆定律和一段含源電路的歐姆定律 126
4.5.5 穩(wěn)恒電場在穩(wěn)恒電路的作用 127
4.6 兩種常見的電源 129
4.6.1 化學(xué)電源 129
4.6.2 溫差電源 131
4.7 電路定理 133
4.7.1 基爾霍夫定律 133
4.7.2 疊加原理 135
4.7.3 電壓源與電流源 137
4.7.4 戴維寧定理 138
4.7.5 諾爾頓定理 139
思考題 140
習(xí)題 142
第5章 穩(wěn)恒磁場 149
5.1 磁的基本現(xiàn)象 149
5.1.1 磁鐵 149
5.1.2 電流的磁效應(yīng) 149
5.1.3 磁體對電流的作用 150
5.1.4 磁體對運(yùn)動電子的作用 150
5.1.5 平行電流間的相互作用 150
5.1.6 載流螺線管與磁體相互作用 150
5.2 安培定律 151
5.3 磁場與磁感應(yīng)強(qiáng)度 154
5.3.1 磁場 154
5.3.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 154
5.3.3 磁感應(yīng)線 156
5.4 畢奧薩伐爾定律 157
5.4.1 畢奧薩伐爾定律 157
5.4.2 畢奧薩伐爾定律的應(yīng)用 157
5.4.3 運(yùn)動電荷的磁場 163
5.5 磁場的高斯定理 164
5.5.1 磁通量 164
5.5.2 高斯定理 164
5.6 安培環(huán)路定理 166
5.6.1 安培環(huán)路定理 166
5.6.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 168
5.7 磁場對載流線圈的作用 173
5.7.1 磁場對載流直導(dǎo)線的作用 173
5.7.2 磁場對載流線圈的作用 173
5.7.3 磁場對磁偶極子的作用 175
5.7.4 磁場對磁場作用——磁懸浮 176
5.8 磁場對運(yùn)動電荷的作用 177
5.8.1 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 177
5.8.2 帶電粒子在電場和磁場中運(yùn)動舉例 180
5.8.3 洛倫茲力與安培力 186
思考題 188
習(xí)題 190
第6章 磁場中的磁介質(zhì) 196
6.1 磁介質(zhì)對磁場的影響 196
6.2 磁介質(zhì)的磁化 197
6.2.1 原子的磁矩 197
6.2.2 順磁質(zhì)的磁化 199
6.2.3 抗磁質(zhì)的磁化 199
6.3 磁化強(qiáng)度與磁化電流 200
6.3.1 磁化強(qiáng)度的定義 200
6.3.2 磁化強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 201
6.3.3 磁化電流 201
6.3.4 磁化電流與磁化強(qiáng)度的關(guān)系 202
6.3.5 磁化電流面密度與磁化強(qiáng)度的關(guān)系 203
6.3.6 磁化電流體密度與磁化強(qiáng)度的關(guān)系 204
6.4 有磁介質(zhì)時的穩(wěn)恒磁場方程 207
6.4.1 有介質(zhì)時的高斯定理 207
6.4.2 磁場強(qiáng)度H與有介質(zhì)時的安培環(huán)路定理 207
6.4.3 穩(wěn)恒磁場的邊界條件 208
6.5 鐵磁質(zhì) 212
6.5.1 磁滯回線 212
6.5.2 磁疇 214
6.5.3 磁路定理 215
6.6 超導(dǎo)體 217
6.6.1 超導(dǎo)體的基本性質(zhì) 217
6.6.2 邁斯納效應(yīng) 218
6.6.3 BCS理論 219
6.6.4 第二類超導(dǎo)體 220
6.6.5 約瑟夫森效應(yīng) 220
思考題 221
習(xí)題 223
第7章 變化的電磁場 228
7.1 電磁感應(yīng)定律 228
7.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 228
7.1.2 電磁感應(yīng)定律 230
7.1.3 楞次定律 231
7.2 動生電動勢和感生電動勢 233
7.2.1 動生電動勢 233
7.2.2 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 235
7.2.3 感生電動勢和感生電場 235
7.2.4 電磁感應(yīng)的應(yīng)用 239
7.3 自感和互感 242
7.3.1 自感 242
7.3.2 互感 245
7.4 磁場的能量 252
7.4.1 自感磁能 252
7.4.2 互感磁能 252
7.4.3 磁場的能量 253
7.5 位移電流 254
7.5.1 位移電流 255
7.5.2 全電流安培環(huán)路定理 257
7.6 麥克斯韋方程組與電磁波 260
7.6.1 麥克斯韋方程組 260
7.6.2 自由空間的平面電磁波 261
7.6.3 電磁波的能量 263
7.6.4 電磁波的動量 264
7.6.5 電磁波的產(chǎn)生與輻射 265
7.6.6 電磁波譜 270
思考題 273
習(xí)題 275
習(xí)題答案 285
參考書目 296