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绪论1

第一章 静电场9

1.1 静电的基本现象和基本规律9

1.1.1 两种电荷9

1.1.2 静电感应 电荷守恒定律10

1.1.3 导体、绝缘体和半导体11

1.1.4 物质的电结构11

1.1.5 库仑定律13

思考题14

习题15

1.2 电场 电场强度15

1.2.1 电场15

1.2.2 电场强度矢量E16

1.2.3 电场强度叠加原理17

1.2.4 电荷的连续分布20

1.2.5 带电体在电场中受的力及其运动22

1.2.6 矢量场的描述23

思考题25

习题25

1.3 高斯定理27

1.3.1 电场线及其数密度27

1.3.2 电场强度通量29

1.3.3 高斯定理的表述和证明31

1.3.4 从高斯定理看电场线的性质33

1.3.5 高斯定理应用举例35

思考题38

习题39

1.4 电势及其梯度40

1.4.1 静电场力所做的功与路径无关40

1.4.2 电势差与电势42

1.4.3 电势叠加原理45

1.4.4 等势面47

1.4.5 电势的梯度49

1.4.6 小结52

思考题52

习题53

1.5 带电体系的静电能56

1.5.1 点电荷之间的相互作用能56

1.5.2 电荷连续分布情形的静电能60

1.5.3 电荷在外电场中的能量62

1.5.4 带电体系受力问题62

思考题63

习题64

附录A矢量乘积 立体角 曲线坐标系64

A.1 矢量的乘积64

A.2 立体角66

A.3 柱坐标系和球坐标系67

第二章 静电场中的导体和电介质75

2.1 静电场中的导体75

2.1.1 导体的静电平衡条件75

2.1.2 电荷分布75

2.1.3 导体壳（腔内无带电体的情形）79

2.1.4 导体壳（腔内有带电体的情形）82

思考题84

习题86

2.2 电容和电容器88

2.2.1 孤立导体的电容88

2.2.2 电容器及其电容89

2.2.3 电容器的并联、串联92

2.2.4 电容器储能（电能）94

思考题96

习题97

2.3 电介质101

2.3.1 电介质的极化101

2.3.2 极化的微观机制102

2.3.3 电极化强度P103

2.3.4 退极化场105

2.3.5 电介质的极化规律 极化率107

2.3.6 电位移矢量D与有介质时的高斯定理 介电常量109

2.3.7 电介质在电容器中的作用111

2.3.8 压电效应及其逆效应112

2.3.9 小结113

思考题114

习题114

2.4 电场的能量和能量密度119

习题121

附录B静电场边值问题的唯一性定理121

B.1 问题的提出121

B.2 几个引理122

B.3 叠加原理122

B.4 唯一性定理的证明123

B.5 静电屏蔽124

B.6 有电介质的情形124

第三章 恒定电流129

3.1 电流的恒定条件和导电规律129

3.1.1 电流 电流密度矢量129

3.1.2 电流的连续方程 恒定条件131

3.1.3 欧姆定律 电阻 电阻率132

3.1.4 电功率 焦耳定律135

3.1.5 金属导电的经典微观解释137

思考题140

习题140

3.2 电源及其电动势142

3.2.1 非静电力142

3.2.2 电动势142

3.2.3 电源的路端电压143

3.2.4 闭合回路的电流和输出功率145

3.2.5 丹聂耳电池145

3.2.6 恒定电路中电荷和静电场的作用147

思考题148

习题149

3.3 简单电路149

3.3.1 串联和并联电路149

3.3.2 平衡电桥154

3.3.3 电势差计156

思考题158

习题161

3.4 复杂电路165

3.4.1 基尔霍夫方程组166

3.4.2 电压源与电流源 等效电源定理170

3.4.3 叠加定理172

3.4.4 Y-△电路的等效代换173

思考题174

习题175

3.5 温差电现象178

3.5.1 汤姆孙效应178

3.5.2 佩尔捷效应179

3.5.3 温差电效应及其应用180

思考题182

3.6 电子发射与气体导电182

3.6.1 逸出功和电子发射182

3.6.2 气体的受激导电183

3.6.3 气体的自持导电184

3.6.4 等离子体与受控热核实验186

习题187

第四章 恒定磁场191

4.1 磁的基本现象和基本规律191

4.1.1 磁的基本现象191

4.1.2 磁场193

4.1.3 安培定律194

4.1.4 电流强度单位——安培的定义和绝对测量198

4.1.5 磁感应强度矢量B199

思考题201

4.2 载流回路的磁场202

4.2.1 毕奥-萨伐尔定律202

4.2.2 载流直导线的磁场203

4.2.3 载流圆线圈轴线上的磁场204

4.2.4 载流螺线管中的磁场207

思考题210

习题210

4.3 磁场的“高斯定理”与安培环路定理213

4.3.1 磁场的“高斯定理”213

4.3.2 安培环路定理的表述和证明215

4.3.3 安培环路定理应用举例217

思考题219

习题220

4.4 磁场对载流导线的作用221

4.4.1 安培力221

4.4.2 平行无限长直导线间的相互作用221

4.4.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩222

4.4.4 载流线圈的磁矩223

4.4.5 直流电动机的基本原理224

4.4.6 电流计线圈所受的磁偏转力矩225

思考题226

习题227

4.5 带电粒子在磁场中的运动230

4.5.1 洛伦兹力230

4.5.2 洛伦兹力与安培力的关系232

4.5.3 带电粒子在均匀磁场中的运动233

4.5.4 比荷的测定235

4.5.5 回旋加速器的基本原理237

4.5.6 霍耳效应238

4.5.7 等离子体的磁约束240

思考题241

习题243

4.6 电磁场的相对论变换246

4.6.1 问题的提出246

4.6.2 相对论力学的若干结论247

4.6.3 电磁规律的协变性和电荷的不变性251

4.6.4 电磁场的相对论变换公式252

4.6.5 运动点电荷的电场253

4.6.6 运动点电荷的磁场256

4.6.7 对特鲁顿-诺伯实验零结果的解释257

思考题258

习题258

第五章 电磁感应和暂态过程261

5.1 电磁感应定律261

5.1.1 电磁感应现象262

5.1.2 法拉第定律264

5.1.3 楞次定律267

5.1.4 涡电流和电磁阻尼268

5.1.5 趋肤效应270

思考题271

习题272

5.2 动生电动势和感生电动势274

5.2.1 动生电动势274

5.2.2 交流发电机原理276

5.2.3 感生电动势 涡旋电场278

5.2.4 电子感应加速器279

思考题280

习题281

5.3 互感和自感282

5.3.1 互感系数282

5.3.2 自感系数284

5.3.3 两个线圈串联的自感系数287

5.3.4 自感磁能和互感磁能288

思考题290

习题290

5.4 暂态过程292

5.4.1 LR电路的暂态过程292

5.4.2 RC电路的暂态过程294

5.4.3 微分电路和积分电路296

5.4.4 LCR电路的暂态过程297

思考题299

习题300

5.5 灵敏电流计和冲击电流计301

5.5.1 灵敏电流计301

5.5.2 冲击电流计304

思考题309

附录C二阶线性常系数微分方程309

第六章 磁介质315

6.1 分子电流观点315

6.1.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量M及其与磁化电流的关系315

6.1.2 磁介质内的磁感应强度B318

6.1.3 磁场强度矢量H与有磁介质时的安培环路定理和“高斯定理”319

习题320

6.2 等效的磁荷观点321

6.2.1 磁的库仑定律 磁场强度矢量H磁偶极子321

6.2.2 磁介质的磁化 磁极化强度矢量J及其与磁荷的关系324

6.2.3 退磁场与退磁因子325

6.2.4 两种观点的等效性327

思考题332

习题332

6.3 介质的磁化规律334

6.3.1 磁化率和磁导率334

6.3.2 顺磁质和抗磁质335

6.3.3 铁磁质的磁化规律338

6.3.4 磁滞损耗341

6.3.5 铁磁质的分类342

6.3.6 铁磁质的微观结构344

习题346

6.4 边界条件 磁路定理348

6.4.1 磁介质的边界条件348

6.4.2 磁感应线在边界面上的“折射”349

6.4.3 磁路定理350

6.4.4 磁屏蔽353

习题354

6.5 磁场的能量和能量密度357

习题360

第七章 交流电365

7.1 交流电概述365

7.1.1 各种形式的交流电365

7.1.2 描述简谐交流电的特征量367

习题369

7.2 交流电路中的元件369

7.2.1 概述369

7.2.2 交流电路中的电阻元件370

7.2.3 交流电路中的电容元件370

7.2.4 交流电路中的电感元件371

7.2.5 小结373

思考题374

习题374

7.3 元件的串联和并联（矢量图解法）375

7.3.1 用矢量图解法计算串、并联电路375

7.3.2 用矢量图解法计算同频简谐量的叠加375

7.3.3 串联电路377

7.3.4 并联电路379

7.3.5 串、并联电路的应用（旁路、相移、滤波）380

思考题382

习题383

7.4 交流电路的复数解法386

7.4.1 用复数法计算同频简谐量的叠加386

7.4.2 复电压、复电流及复阻抗的概念387

7.4.3 串、并联电路的复数解法388

7.4.4 复导纳391

7.4.5 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式392

7.4.6 等效电源定理和Y-△阻抗代换公式的运用395

7.4.7 有互感的电路计算398

思考题399

习题399

7.5 交流电的功率402

7.5.1 瞬时功率与平均功率 有效值和功率因数402

7.5.2 有功电流与无功电流 提高功率因数的第一个作用404

7.5.3 视在功率和无功功率 提高功率因数的第二个作用405

7.5.4 有功电阻和电抗407

7.5.5 电导与电纳409

7.5.6 品质因数（Q值）、损耗角（δ）和耗散因数（tan δ）410

思考题411

习题412

7.6 谐振电路与Q值的意义413

7.6.1 串联谐振现象 谐振频率和相位差414

7.6.2 储能与耗能和Q值的第一种意义416

7.6.3 频率的选择性和Q值的第二种意义418

7.6.4 电压分配和Q值的第三种意义419

7.6.5 阻尼振荡和Q值的第四种意义420

7.6.6 并联谐振电路422

思考题423

习题423

7.7 交流电桥423

7.7.1 基本原理424

7.7.2 几种常用的交流电桥425

思考题426

习题427

7.8 变压器原理427

7.8.1 理想变压器427

7.8.2 变比公式428

7.8.3 输入和输出等效电路431

7.8.4 阻抗的匹配432

7.8.5 变压器的用途433

思考题434

习题435

7.9 三相交流电436

7.9.1 什么是三相交流电 相电压与线电压436

7.9.2 三相电路中负载的连接437

7.9.3 三相电功率439

7.9.4 三相电产生旋转磁场441

7.9.5 三相感应电动机的运行原理、结构和使用443

思考题445

习题445

附录D矢量图解法和复数法445

D.1 一维同频简谐量的叠加问题445

D.2 矢量图解法446

D.3 复数的基本知识448

D.4 复数法449

D.5 小结451

第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波455

8.1 麦克斯韦电磁理论455

8.1.1 麦克斯韦电磁理论产生的历史背景455

8.1.2 位移电流456

8.1.3 麦克斯韦方程组460

8.1.4 边界条件462

习题463

8.2 电磁波464

8.2.1 电磁波的产生和传播464

8.2.2 偶极振子发射的电磁波466

8.2.3 带电粒子加速运动的电磁辐射470

8.2.4 电磁波的性质472

8.2.5 光的电磁理论475

8.2.6 电磁波谱477

8.3 电磁场的能流密度与动量478

8.3.1 电磁场的能量原理和能流密度矢量478

8.3.2 电磁场的动量 光压481

8.3.3 电磁场是物质的一种形态482

思考题484

习题485

8.4 似稳电路和迅变电磁场485

8.4.1 准静态条件和集中参量486

8.4.2 高频时杂散参量的处理487

8.4.3 传输线与电报方程487

8.4.4 微波的特点490

习题491

附录E矢量分析提要491

E.1 标量场和矢量场491

E.2 标量场的梯度492

E.3 矢量场的通量和散度 高斯定理493

E.4 矢量场的环量和旋度 斯托克斯定理496

E.5 一些公式499

E.6 矢量场的类别和分解499

E.7 磁场的矢势500

习题503

第九章 电磁学的单位制507

9.1 单位制和量纲507

9.1.1 单位制 基本单位和导出单位507

9.1.2 物理量的量纲508

9.2 常用的两种电磁学单位制509

9.2.1 MKSA有理制509

9.2.2 高斯单位制510

9.3 两种单位制中物理公式的转换516

习题520

部分习题答案522

名词索引547

人名索引559