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绪论1

第一章 静电场12

1.1 库仑定律12

1.1.1 库仑的电斥力扭秤实验和电引力单摆实验，电力平方反比律13

1.1.2 库仑定律的表述和物理内涵，电力叠加原理17

1.1.3 库仑定律的成立条件、适用范围和理论地位19

1.1.4 电荷的基本性质，电荷守恒定律21

1.1.5 卡文迪什-麦克斯韦精确验证电力平方反比律的示零实验和理论分析24

1.2 电场，电场强度，场强叠加原理31

1.2.1 超距作用和近距作用31

1.2.2 电场，电场强度，场强叠加原理33

1.2.3 用场强叠加原理求场强34

1.3 静电场的高斯定理40

1.3.1 矢量场的性质，源与旋，通量与环流，高斯定理与环路定理40

1.3.2 静电场的高斯定理41

1.3.3 用高斯定理计算场强45

1.4 静电场的环路定理，电势52

1.4.1 静电场的环路定理52

1.4.2 电势54

1.4.3 电势叠加原理57

1.4.4 电势的计算58

1.4.5 电势的梯度，场强和电势的微分关系61

本章小结66

习题68

第二章 静电场中的导体和电介质73

2.1 概述73

2.2 静电场中的导体74

2.2.1 导体的静电平衡条件，静电平衡导体的基本性质74

2.2.2 导体空腔与静电屏蔽77

2.2.3 静电场边值问题的唯一性定理81

2.3 电容和电容器82

2.3.1 孤立导体的电容83

2.3.2 电容器及其电容83

2.3.3 电容器的串并联87

2.4 电介质的极化88

2.4.1 极化现象88

2.4.2 极化的微观机制：分子电偶极子模型，有极分子和无极分子，取向极化和位移极化89

2.4.3 极化的定量描绘——极化强度矢量P，极化电荷q′，退极化场E′91

2.4.4 极化强度矢量和极化电荷分布的关系92

2.4.5 极化强度矢量P和总场强E的关系——极化规律95

2.5 有电介质存在时的静电场96

2.5.1 电位移矢量D，有电介质时静电场的完备方程组96

2.5.2 有电介质时静电场的计算99

2.6 静电能104

2.6.1 带电体系的静电势能105

2.6.2 电容器储存的静电能109

2.6.3 静电场的能量110

2.6.4 静电能的计算111

本章小结114

习题117

第三章 直流电121

3.1 电流，电流强度，电流密度，电流的连续方程，电流的恒定条件121

3.1.1 电流，电流强度，电流密度矢量121

3.1.2 电流的连续方程，电流的恒定条件123

3.2 欧姆定律，焦耳定律，德鲁德金属导电的经典电子论124

3.2.1 欧姆定律，电阻124

3.2.2 焦耳定律127

3.2.3 德鲁德的金属导电经典电子论128

3.3 电源131

3.3.1 电源的电动势131

3.3.2 电源的路端电压，全电路欧姆定律133

3.3.3 电源的功率134

3.3.4 直流电路中恒定电场的作用135

3.3.5 各种直流电源137

3.4 直流电路，基尔霍夫方程组141

3.4.1 简单电路——串并联电路141

3.4.2 复杂电路，基尔霍夫方程组144

本章小结147

习题148

第四章 恒定磁场152

4.1 指南针——中国古代的伟大发明152

4.2 奥斯特实验155

4.2.1 奥斯特实验155

4.2.2 相关实验和研究课题156

4.3 毕奥-萨伐尔定律159

4.3.1 毕奥-萨伐尔定律的建立159

4.3.2 磁感应强度B163

4.3.3 载流回路的磁场（用毕-萨定律计算磁场）164

4.3.4 极矢量与轴矢量171

4.4 恒定磁场的高斯定理172

4.4.1 磁感应线（磁场线）172

4.4.2 恒定磁场的高斯定理173

4.4.3 磁矢势，A-B效应175

4.4.4 磁单极子177

4.5 恒定磁场的安培环路定理178

4.5.1 恒定磁场的安培环路定理178

4.5.2 用安培环路定理计算磁场181

4.6 安培定律184

4.6.1 安培定律的建立184

4.6.2 安培定律＝毕萨定律＋安培力公式192

4.6.3 磁场对载流线圈的作用，磁矩，磁电式电流计，直流发电机194

4.7 洛伦兹力202

4.7.1 洛伦兹力202

4.7.2 带电粒子在均匀、恒定磁场中的运动，回旋加速器，质谱仪206

4.7.3 电子的发现及其基本性质的实验测量——J．J．汤姆孙阴极射线实验，考夫曼β射线实验，密立根油滴实验214

4.7.4 霍尔效应，量子霍尔效应219

4.7.5 带电粒子在非均匀磁场中的运动——漂移，浸渐不变量，等离子体的磁约束，逃逸锥221

本章小结225

习题228

第五章 磁介质233

5.1 物质磁性的来源，磁荷观点与分子电流观点233

5.2 顺磁质和抗磁质235

5.2.1 顺磁质235

5.2.2 抗磁质235

5.3 磁化的规律238

5.3.1 磁化的描绘——磁化强度矢量M，磁化电流IM，附加磁场B′238

5.3.2 磁化强度矢量M与磁化电流IM的关系239

5.3.3 磁化强度矢量M与总磁场B的关系——磁化的规律242

5.4 有磁介质存在时，磁场的高斯定理和安培环路定理243

5.5 磁荷观点247

5.6 铁磁质250

5.6.1 铁磁质的磁化规律250

5.6.2 铁磁质的磁滞损耗253

5.6.3 铁磁质的分类及其应用254

5.6.4 铁磁质的磁化机制256

5.7 磁场的边界条件257

本章小结258

习题259

第六章 电磁感应261

6.1 法拉第电磁感应定律261

6.1.1 电磁感应现象的发现261

6.1.2 法拉第对电磁感应的研究，法拉第的场论思想，法拉第寻找联系追求统一解释的不懈努力263

6.1.3 法拉第电磁感应定律267

6.1.4 楞次定律270

6.1.5 涡电流，电磁阻尼与电磁驱动271

6.2 动生电动势与感生电动势，洛伦兹力与涡旋电场272

6.2.1 动生电动势，交流发电机273

6.2.2 感生电动势，涡旋电场，电子感应加速器277

6.3 自感与互感284

6.3.1 自感系数和互感系数284

6.3.2 自感磁能和互感磁能292

6.3.3 磁场的能量和能量密度294

6.4 暂态过程295

6.4.1 RL电路的暂态过程295

6.4.2 RC电路的暂态过程297

6.4.3 RLC电路的暂态过程299

6.4.4 灵敏电流计300

6.5 超导体303

6.5.1 零电阻现象303

6.5.2 迈斯纳效应304

6.5.3 磁通量子化，约瑟夫森效应306

6.5.4 超导体的唯象理论——二流体模型和伦敦方程306

6.5.5 BCS理论介绍311

6.5.6 高Tc超导材料312

本章小结312

习题315

第七章 交流电319

7.1 交流电概述319

7.1.1 交流电的基本形式是简谐交流电319

7.1.2 简谐交流电的特征量321

7.1.3 交流电路的基本假设323

7.2 交流电路中的元件325

7.2.1 交流电路中的电阻元件325

7.2.2 交流电路中的电感元件326

7.2.3 交流电路中的电容元件327

7.3 元件的串并联——矢量图解法328

7.3.1 一维同频简谐量的叠加——三角函数法328

7.3.2 串并联交流电路的矢量图解法329

7.4 交流电路的复数解法335

7.4.1 复数的基本知识335

7.4.2 交流电的复数表示337

7.4.3 串并联交流电路的复数解法338

7.4.4 串并联交流电路的应用340

7.4.5 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式342

7.4.6 交流电桥343

7.4.7 有互感的电路计算346

7.5 谐振电路346

7.5.1 RLC串联谐振电路346

7.5.2 频率选择性，通频带宽度348

7.5.3 Q值的物理意义350

7.5.4 RLC并联谐振电路351

7.6 交流电的功率352

7.6.1 瞬时功率和平均功率352

7.6.2 功率因数cos？354

7.7 变压器原理356

7.7.1 理想变压器356

7.7.2 电压变比公式357

7.7.3 电流变比公式358

7.7.4 阻抗变比公式359

7.7.5 功率传输效率359

7.7.6 各种变压器359

7.8 三相交流电360

7.8.1 三相交流电，相电压与线电压360

7.8.2 三相电路中负载的连接361

7.8.3 三相交流电的功率362

7.8.4 三相感应电动机的基本原理362

本章小结364

习题366

第八章 麦克斯韦电磁场理论370

8.1 简要的历史回顾370

8.1.1 两个基本问题，两种不同观点，两类理论探索，两个学派370

8.1.2 韦伯的基本电磁力公式——超距作用的电磁理论372

8.1.3 麦克斯韦建立电磁场理论的三篇论文374

8.1.4 洛伦兹力公式——基本的电磁力公式379

8.2 麦克斯韦电磁场方程组380

8.2.1 对象，目标，方法，数学手段380

8.2.2 位移电流、安培环路定理的推广380

8.2.3 麦克斯韦电磁场方程组383

8.3 电磁波，赫兹实验387

8.3.1 电磁波及其性质387

8.3.2 赫兹电磁波实验390

8.3.3 电磁辐射394

8.3.4 电磁波谱396

8.4 几点说明397

本章小结399

习题400

第九章 匀速运动点电荷的电场与磁场401

9.1 狭义相对论的基本概念，主要结论和相关公式401

9.2 匀速运动点电荷的电场404

9.2.1 狭义相对论与电磁学404

9.2.2 匀速运动点电荷对静止检测点电荷的作用力405

9.2.3 匀速运动点电荷的电场408

9.3 匀速运动点电荷的磁场409

9.3.1 两运动点电荷之间的作用力409

9.3.2 匀速运动点电荷的磁场412

9.4 电场与磁场的相对论变换413

本章小结413

附录415

附录一 电磁学单位制415

附录二 矢量分析418

习题答案422

参考书目430