电磁学 / 21世纪物理规划教材·基础课系列
作者: 陈秉乾
出版时间:2014年9月
出版社:北京大学出版社
- 北京大学出版社
- 9787301245927
- 59242
- 0045157614-4
- 平装
- 16开
- 2014年9月
- 183
- 440
- 工学
- 电子科学与技术
- O441
- 物理学
- 本科
电磁场理论的建立和证实,使“物质”概念的含义得到了拓展,迎来了当今深刻改变社会面貌的信息时代,成为19世纪物理学最伟大的成就。本书以电磁场理论为纲,贯彻始终,从静电场、恒定磁场的性质与区别,电磁场对物质的作用和物质的电磁性质,电磁场的内在联系和运动变化规律直至麦克斯韦电磁场方程和电磁波,系统地展现这一极具现代精神的经典内容。电磁作用规律的探索构成本书另一条主线,从库仑定律、毕奥_{萨伐尔定律、安培定律到法拉第电磁感应定律,最终归结为洛伦兹力公式。麦克斯韦电磁场方程和洛伦兹力公式,双峰并列,成为经典电磁理论的基础,为解释各种电磁现象提供了依据。作为必要的引伸,本书最后一章借助于狭义相对论,给出匀速运动带电粒子的电场和磁场公式。由电磁学的基本原理,电工学、电子学、电磁测量等学科建立、发展,迎来了以“电气化”为标志的全球技术革命,深刻地改变了人类生产和生活的面貌,堪称基础研究向技术应用转化的范例。对此,本书在直流电、交流电两章作了初步的介绍,略窥门径。
发现过程激动人心、精彩纷呈,因为它集中地反映了前辈大师的非凡才华和创新精神,以及物理思想和研究方法。本书结合相关阐述,不吝篇幅,尽可能真实地还原重大发现的历史过程,先后介绍了库仑、卡文迪什、毕奥萨伐尔、安培、韦伯、法拉第、麦克斯韦、赫兹、洛伦兹、J.J.汤姆孙等人的卓越成果,相信读者必能从中获得身临其境的独特感悟。
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B (163)
§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I M ,附加磁场B′ (238)
§5.3.2 磁化强度矢量M与磁化电流I M 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T c 超导材料 (312)
本章小结 (312)
习题 (315)