电磁学

《电磁学(第2版)》是教育部“高等教育面向2l世纪教学内容和课程体系改革计划”项目：“应用物理类专业教学内容和课程体系改革研究”的成果之一，是面向2l世纪课程教材，同时也是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《电磁学(第2版)》以电磁学理论的发展顺序为主线，介绍电磁学的基本原理、发展前沿以及在工程实际和高新技术中的应用。《电磁学(第2版)》的特点是把素质能力培养和基本教学内容结合起来，通过具体教学内容培养学生寻找和发现问题、提出和解决问题以及应用理论解决实际问题的意识和能力，从而有利于培养创造型和应用型人才。本次修订在保持第一版特色的前提下，进一步突出素质能力培养与教学内容相结合的特点，例如增加了“超级电容器”等内容。

《电磁学(第2版)》可作为高等学校应用物理类专业和师范院校物理专业的教材或教学参考书，也可供某些工科专业选用，或作为工科大学物理教...

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《电磁学(第2版)》是教育部“高等教育面向2l世纪教学内容和课程体系改革计划”项目：“应用物理类专业教学内容和课程体系改革研究”的成果之一，是面向2l世纪课程教材，同时也是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《电磁学(第2版)》以电磁学理论的发展顺序为主线，介绍电磁学的基本原理、发展前沿以及在工程实际和高新技术中的应用。《电磁学(第2版)》的特点是把素质能力培养和基本教学内容结合起来，通过具体教学内容培养学生寻找和发现问题、提出和解决问题以及应用理论解决实际问题的意识和能力，从而有利于培养创造型和应用型人才。本次修订在保持第一版特色的前提下，进一步突出素质能力培养与教学内容相结合的特点，例如增加了“超级电容器”等内容。

《电磁学(第2版)》可作为高等学校应用物理类专业和师范院校物理专业的教材或教学参考书，也可供某些工科专业选用，或作为工科大学物理教师的教学参考书。

第一章 真空中的静电场 §1.1 电荷和电荷守恒定律 一、电荷及其量子化1 二、电荷守恒定律3 三、电荷的相对论不变性4 §1.2 库仑定律 一、点电荷4 二、库仑定律5 三、科学思想方法7 四、静电力的叠加原理8 §1.3 电场 电场强度 一、电场10 二、电场强度10 三、点电荷的场强公式12 四、电场强度的叠加原理13 五、电荷连续分布的带电体产生的电场强度13 六、电场线17 七、带电粒子在电场中的运动17 §1.4 高斯定理 一、E通量20 二、高斯定理21 三、高斯定理的应用举例25 §1.5 电势 一、静电场的环路定理30 二、电势差 电势32 三、电势叠加原理33 四、电势参考点的选取原则37 §1.6 电场强度与电势的微分关系 一、等势面40 二、等势面的性质41 三、电场强度与电势的微分关系43 四、库仑定律与高斯定理以及环路定理的关系48 *五、库仑平方反比律的重要意义48 阅读材料 卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究 思考题 习题第二章 静电场中的导体和电介质 §2.1 导体和电介质 §2.2 静电场中的导体 一、导体的静电平衡条件59 二、导体壳和静电屏蔽65 §2.3 静电场中的电介质 一、电介质的极化67 二、电极化强度矢量68 三、电介质的极化规律71 §2.4 有电介质时的高斯定理 一、电位移矢量有电介质时的高斯定理72 二、电介质的性质方程 电容率73 三、电介质的击穿74 四、关于D的进一步讨论77 §2.5 静电场的边值关系 一、有电介质时的静电场方程79 二、静电场的边值关系79 *三、电位移的折射定律81 *§2.6 唯一性定理 一、泊松方程和拉普拉斯方程82 二、唯一性定理83 三、唯一性定理的应用实例85 *§2.7 铁电体 压电效应 一、铁电体87 二、压电效应88 §2.8 电容器的电容 一、孤立导体的电容89 二、电容器89 三、电容器的联接92 四、电容式传感器及其应用93 §2.9 电容器储能 电场的能量密度 一、电容器储能95 二、电场的能量密度96 三、静电能97 四、连续带电体系的静电能101 五、电荷在外电场中的相互作用能102 阅读材料 电介质击穿的危害及应用 一、电介质击穿的一般规律103 二、电介质击穿的危害105 三、电介质击穿的应用105 阅读材料 电流变液的研究及应用 一、电流变液106 二、电流变液研究的近期进展107 三、电流变液的应用107 思考题 习题第三章 恒定电流 §3.1 电流场 一、电流密度矢量116 二、电流的连续性方程117 三、欧姆定律的微分形式118 四、焦耳定律的微分形式119 五、恒定电流条件120 *六、静电平衡过程的弛豫时间121 §3.2 恒定电流场的边值关系 一、不同导电介质界面处的边值关系122 二、导电介质与理想电介质界面处的边值关系125 §3.3 电动势 一、非静电力125 二、电动势126 三、一段含源电路的欧姆定律127 四、恒定电流场与恒定电场的基本规律128 §3.4 金属导电的经典电子论 一、金属导电的经典电子论的基本概念129 二、根据经典电子论推导欧姆定律的微分形式131 *三、金属的导电性与导热性 经典电子论的困难133 §3.5 基尔霍夫定律 一、基尔霍夫第一定律134 二、基尔霍夫第二定律135 §3.6 逸出功 接触电势差 一、逸出功137 二、内接触电势差138 *§3.7 温差电效应 一、塞贝克效应139 二、佩尔捷效应140 三、汤姆孙效应140 四、温差电效应的应用142 思考题 习题第四章 恒定磁场 §4.1 磁场 一、基本磁现象148 二、电流的磁效应149 三、磁场150 四、磁感应强度矢量151 五、磁感应线152 六、洛伦兹力152 七、带电粒子在均匀磁场中的运动153 *八、非均匀磁场的磁约束155 九、地球的磁场156十、霍尔效应157 §4.2 电流的磁场 一、毕奥一萨伐尔定律159 二、磁感应强度的叠加原理161 三、典型电流的磁场162 §4.3 匀速运动电荷的电磁场 一、匀速运动电荷的电磁场(非相对论的)168 二、电场和磁场的相对性169 *三、不同惯性系中电磁场量的变换170 *四、运动电荷的电磁场(相对论的)171 *五、匀速运动电荷间的相互作用力175 §4.4 磁场的高斯定理和安培环路定理 一、磁场的高斯定理179 二、安培环路定理181 *三、磁矢势与A—B效应183 四、确定是否“无限长”的一个原则190 §4.5 磁场对载流导体的作用 一、安培定律190 二、磁场对平面载流线圈的作用194 阅读材料 对称性原理及其在电磁学中的应用 一、对称性197 二、对称变换198 三、因果关系对称性原理199 四、对称性原理的应用200 五、关于高斯定理和安培环路定理205 六、对称性原理是更基本的规律205 思考题 习题第五章 磁介质 §5.1 磁介质的磁化 一、分子电流磁化强度214 二、磁化电流217 §5.2 有磁介质时磁场的基本规律 一、磁场强度 有磁介质时磁场的安培环路定理220 二、有磁介质时磁场的高斯定理221 三、线性磁介质222 四、恒定磁场的边值关系223 §5.3 铁磁质 一、铁磁质的磁化规律228 二、铁磁质的分类230 三、铁磁性的微观机理232 *四、磁滞损耗234 §5.4 磁路 一、铁磁质与非铁磁质界面处磁场的分布235 二、磁路定理236 三、气隙的磁力239 四、磁屏蔽239 科学家简介 法拉第 思考题 习题第六章 电磁感应 §6.1 电磁感应定律 一、电磁感应现象的发现247 二、法拉第电磁感应定律248 三、楞次定律249 四、用负号表示感应电动势的方向250 五、负号存在的相对性和必要性252 六、其它科学家的工作253 七、标量的方向255 §6.2 动生电动势和感生电动势 一、动生电动势和洛伦兹力256 二、感生电动势和感应电场258 *三、变化磁场的无源性259 四、电场的环流260 五、电磁感应与相对性原理260 六、电子感应加速器的原理265 §6.3 互感和自感 一、互感266 二、自感268 三、互感与自感的关系269 四、线圈的顺接和反接270 §6.4 磁场的能量 一、自感线圈的磁能271 二、互感线圈的磁能272 三、磁能密度274 §6.5 暂态过程 一、RL电路的暂态过程276 二、RC电路的暂态过程278 三、RLC电路的暂态过程280 *§6.6 继电器和电磁阀 一、中间继电器282 二、电流继电器282 三、时间继电器283 四、热继电器283 五、速度继电器284 六、电磁阀285 科学家简介麦克斯韦 思考题 习题第七章 电磁场理论基础 电磁波 §7.1 位移电流 一、位移电流295二、全电流298 §7.2 麦克斯韦方程组和电磁波 一、麦克斯韦方程组301 二、介质的性质方程和边值关系301 三、麦克斯韦方程组的对称性与磁单极子302 四、电磁波303 §7.3 单色平面电磁波 一、单色波的波动方程307 二、平面电磁波308 *三、电磁波的能量和能量守恒定律310 *四、电磁场的动量和动量守恒定律311 五、光压312 六、电磁场是物质的一种形态312 §7.4 电磁波的辐射 一、电偶极振子313 二、电偶极振子发射的电磁波313 思考题 习题*第八章 电磁学与当代高新技术 §8.1 超级电容器 一、超级电容器的容量范围318 二、超级电容器的原理318 三、超级电容器的结构318 四、超级电容器的性能参量319 五、超级电容器的主要特点321 六、超级电容器的应用323 §8.2 磁电子学 一、磁电阻效应325 二、巨磁电阻效应325 三、产生巨磁电阻的基本原理327 四、巨磁电阻效应的应用：328 五、磁电子学328 §8.3 磁光效应 一、磁光效应的类型330 二、磁光效应的物理原理332 三、磁光效应的应用332 §8.4 等离子体 一、物质的第四态334 二、等离子体内的磁场336 三、磁场对等离子体的作用337 四、热核反应339 五、等离子体的约束340 §8.5 超导体 一、引言342 二、超导体的基本性质343 三、高温超导体346 四、超导材料的应用347附录1 矢量分析提要 一、标量场和矢量场351 二、标量场的梯度352 三、矢量场的通量和散度 高斯定理352 四、矢量场的环流和旋度 斯托克斯定理356 五、常用公式359 六、矢量场的类别和分解360附录2 基本物理常量习题答案参考文献

第一章 真空中的静电场 §1.1 电荷和电荷守恒定律 一、电荷及其量子化1 二、电荷守恒定律3 三、电荷的相对论不变性4 §1.2 库仑定律 一、点电荷4 二、库仑定律5 三、科学思想方法7 四、静电力的叠加原理8 §1.3 电场 电场强度 一、电场10 二、电场强度10 三、点电荷的场强公式12 四、电场强度的叠加原理13 五、电荷连续分布的带电体产生的电场强度13 六、电场线17 七、带电粒子在电场中的运动17 §1.4 高斯定理 一、E通量20 二、高斯定理21 三、高斯定理的应用举例25 §1.5 电势 一、静电场的环路定理30 二、电势差 电势32 三、电势叠加原理33 四、电势参考点的选取原则37 §1.6 电场强度与电势的微分关系 一、等势面40 二、等势面的性质41 三、电场强度与电势的微分关系43 四、库仑定律与高斯定理以及环路定理的关系48 *五、库仑平方反比律的重要意义48 阅读材料 卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究 思考题 习题第二章 静电场中的导体和电介质 §2.1 导体和电介质 §2.2 静电场中的导体 一、导体的静电平衡条件59 二、导体壳和静电屏蔽65 §2.3 静电场中的电介质 一、电介质的极化67 二、电极化强度矢量68 三、电介质的极化规律71 §2.4 有电介质时的高斯定理 一、电位移矢量有电介质时的高斯定理72 二、电介质的性质方程 电容率73 三、电介质的击穿74 四、关于D的进一步讨论77 §2.5 静电场的边值关系 一、有电介质时的静电场方程79 二、静电场的边值关系79 *三、电位移的折射定律81 *§2.6 唯一性定理 一、泊松方程和拉普拉斯方程82 二、唯一性定理83 三、唯一性定理的应用实例85 *§2.7 铁电体 压电效应 一、铁电体87 二、压电效应88 §2.8 电容器的电容 一、孤立导体的电容89 二、电容器89 三、电容器的联接92 四、电容式传感器及其应用93 §2.9 电容器储能 电场的能量密度 一、电容器储能95 二、电场的能量密度96 三、静电能97 四、连续带电体系的静电能101 五、电荷在外电场中的相互作用能102 阅读材料 电介质击穿的危害及应用 一、电介质击穿的一般规律103 二、电介质击穿的危害105 三、电介质击穿的应用105 阅读材料 电流变液的研究及应用 一、电流变液106 二、电流变液研究的近期进展107 三、电流变液的应用107 思考题 习题第三章 恒定电流 §3.1 电流场 一、电流密度矢量116 二、电流的连续性方程117 三、欧姆定律的微分形式118 四、焦耳定律的微分形式119 五、恒定电流条件120 *六、静电平衡过程的弛豫时间121 §3.2 恒定电流场的边值关系 一、不同导电介质界面处的边值关系122 二、导电介质与理想电介质界面处的边值关系125 §3.3 电动势 一、非静电力125 二、电动势126 三、一段含源电路的欧姆定律127 四、恒定电流场与恒定电场的基本规律128 §3.4 金属导电的经典电子论 一、金属导电的经典电子论的基本概念129 二、根据经典电子论推导欧姆定律的微分形式131 *三、金属的导电性与导热性 经典电子论的困难133 §3.5 基尔霍夫定律 一、基尔霍夫第一定律134 二、基尔霍夫第二定律135 §3.6 逸出功 接触电势差 一、逸出功137 二、内接触电势差138 *§3.7 温差电效应 一、塞贝克效应139 二、佩尔捷效应140 三、汤姆孙效应140 四、温差电效应的应用142 思考题 习题第四章 恒定磁场 §4.1 磁场 一、基本磁现象148 二、电流的磁效应149 三、磁场150 四、磁感应强度矢量151 五、磁感应线152 六、洛伦兹力152 七、带电粒子在均匀磁场中的运动153 *八、非均匀磁场的磁约束155 九、地球的磁场156十、霍尔效应157 §4.2 电流的磁场 一、毕奥一萨伐尔定律159 二、磁感应强度的叠加原理161 三、典型电流的磁场162 §4.3 匀速运动电荷的电磁场 一、匀速运动电荷的电磁场(非相对论的)168 二、电场和磁场的相对性169 *三、不同惯性系中电磁场量的变换170 *四、运动电荷的电磁场(相对论的)171 *五、匀速运动电荷间的相互作用力175 §4.4 磁场的高斯定理和安培环路定理 一、磁场的高斯定理179 二、安培环路定理181 *三、磁矢势与A—B效应183 四、确定是否“无限长”的一个原则190 §4.5 磁场对载流导体的作用 一、安培定律190 二、磁场对平面载流线圈的作用194 阅读材料 对称性原理及其在电磁学中的应用 一、对称性197 二、对称变换198 三、因果关系对称性原理199 四、对称性原理的应用200 五、关于高斯定理和安培环路定理205 六、对称性原理是更基本的规律205 思考题 习题第五章 磁介质 §5.1 磁介质的磁化 一、分子电流磁化强度214 二、磁化电流217 §5.2 有磁介质时磁场的基本规律 一、磁场强度 有磁介质时磁场的安培环路定理220 二、有磁介质时磁场的高斯定理221 三、线性磁介质222 四、恒定磁场的边值关系223 §5.3 铁磁质 一、铁磁质的磁化规律228 二、铁磁质的分类230 三、铁磁性的微观机理232 *四、磁滞损耗234 §5.4 磁路 一、铁磁质与非铁磁质界面处磁场的分布235 二、磁路定理236 三、气隙的磁力239 四、磁屏蔽239 科学家简介 法拉第 思考题 习题第六章 电磁感应 §6.1 电磁感应定律 一、电磁感应现象的发现247 二、法拉第电磁感应定律248 三、楞次定律249 四、用负号表示感应电动势的方向250 五、负号存在的相对性和必要性252 六、其它科学家的工作253 七、标量的方向255 §6.2 动生电动势和感生电动势 一、动生电动势和洛伦兹力256 二、感生电动势和感应电场258 *三、变化磁场的无源性259 四、电场的环流260 五、电磁感应与相对性原理260 六、电子感应加速器的原理265 §6.3 互感和自感 一、互感266 二、自感268 三、互感与自感的关系269 四、线圈的顺接和反接270 §6.4 磁场的能量 一、自感线圈的磁能271 二、互感线圈的磁能272 三、磁能密度274 §6.5 暂态过程 一、RL电路的暂态过程276 二、RC电路的暂态过程278 三、RLC电路的暂态过程280 *§6.6 继电器和电磁阀 一、中间继电器282 二、电流继电器282 三、时间继电器283 四、热继电器283 五、速度继电器284 六、电磁阀285 科学家简介麦克斯韦 思考题 习题第七章 电磁场理论基础 电磁波 §7.1 位移电流 一、位移电流295二、全电流298 §7.2 麦克斯韦方程组和电磁波 一、麦克斯韦方程组301 二、介质的性质方程和边值关系301 三、麦克斯韦方程组的对称性与磁单极子302 四、电磁波303 §7.3 单色平面电磁波 一、单色波的波动方程307 二、平面电磁波308 *三、电磁波的能量和能量守恒定律310 *四、电磁场的动量和动量守恒定律311 五、光压312 六、电磁场是物质的一种形态312 §7.4 电磁波的辐射 一、电偶极振子313 二、电偶极振子发射的电磁波313 思考题 习题*第八章 电磁学与当代高新技术 §8.1 超级电容器 一、超级电容器的容量范围318 二、超级电容器的原理318 三、超级电容器的结构318 四、超级电容器的性能参量319 五、超级电容器的主要特点321 六、超级电容器的应用323 §8.2 磁电子学 一、磁电阻效应325 二、巨磁电阻效应325 三、产生巨磁电阻的基本原理327 四、巨磁电阻效应的应用：328 五、磁电子学328 §8.3 磁光效应 一、磁光效应的类型330 二、磁光效应的物理原理332 三、磁光效应的应用332 §8.4 等离子体 一、物质的第四态334 二、等离子体内的磁场336 三、磁场对等离子体的作用337 四、热核反应339 五、等离子体的约束340 §8.5 超导体 一、引言342 二、超导体的基本性质343 三、高温超导体346 四、超导材料的应用347附录1 矢量分析提要 一、标量场和矢量场351 二、标量场的梯度352 三、矢量场的通量和散度 高斯定理352 四、矢量场的环流和旋度 斯托克斯定理356 五、常用公式359 六、矢量场的类别和分解360附录2 基本物理常量习题答案参考文献
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