電磁學
胡友秋等
- 出版商: 科學出版
- 出版日期: 2024-10-01
- 定價: $378
- 售價: 8.5 折 $321
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 319
- ISBN: 703079527X
- ISBN-13: 9787030795274
-
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電磁學 Electromagnetics
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商品描述
本書是在中國科學技術大學國家基礎科學人才培養基地物理學叢書《電磁學與電動力學》（上冊）（第二版）的基礎上修訂而成的，並更名為《電磁學》。
本書對經典電磁學的基本概念、基本理論和基本規律作了深人細致的闡述，並適當增加了電磁學在現代科學技術上的應用例子，並與電動力學內容適當關聯。本書編寫和修訂力爭做到內容精練、突出重點、層次分明、易於理解。本書精選了一些具有代表性的例題和習題，供學生閱讀和課後檢驗對內容的理解程度。
本書對經典電磁學的基本概念、基本理論和基本規律作了深人細致的闡述，並適當增加了電磁學在現代科學技術上的應用例子，並與電動力學內容適當關聯。本書編寫和修訂力爭做到內容精練、突出重點、層次分明、易於理解。本書精選了一些具有代表性的例題和習題，供學生閱讀和課後檢驗對內容的理解程度。
目錄大綱
目錄
出版說明
前言
緒論 電磁學的建立和應用/1
0.1 電磁學的建立/1
0.1.1 宇宙的演化/1
0.1.2 電磁現象的歷史記載/2
0.1.3 電磁學的誕生/3
0.1.4 場思想的提出和電磁學科學體系的建立/6
0.2 電磁學的應用/6
第1章 真空中的靜電場/10
1.1 電荷守恆/10
1.2 庫侖力/11
1.2.1 庫侖扭秤實驗/11
1.2.2 庫侖定律/13
1.3 疊加原理/14
1.3.1 疊加原理的數學表述/14
1.3.2 帶電體系對靜止點電荷的作用力/14
1.3.3 帶電體系之間的作用力/15
1.4 電場強度/15
1.4.1 電場強度的定義/15
1.4.2 各類帶電體的電場強度/16
1.4.3 電場的物質性/17
1.4.4 電場強度計算舉例/17
1.5 靜電場的高斯定理/20
1.5.1 電通量/20
1.5.2 高斯定理/21
1.5.3 高斯定理與庫侖定律的關系/23
1.5.4 高斯定理應用舉例/23
1.5.5 電場線/26
1.6 靜電場的環路定理/27
1.6.1 電場的環量/27
1.6.2 環路定理/27
1.7 電勢/28
1.7.1 電勢差與電勢/28
1.7.2 電勢的一般表達式/30
1.7.3 場強與電勢的微分關系/30
1.7.4 等勢面/31
1.7.5 應用舉例/32
*1.7.6 電勢的多極子展開/35
第2章 靜電場中的導體和電介質/37
2.1 物質的電性質/37
2.1.1 導體、半導體和絕緣體/37
2.1.2 電場對電荷系統的作用/38
2.2 靜電場中的導體/40
2.2.1 導體達到靜電平衡的條件/40
2.2.2 處在靜電平衡條件下導體的性質/40
2.2.3 導體在靜電場中性質的應用/43
2.2.4 高斯定理和庫侖定律的精確驗證/46
2.3 電容和電容器/46
2.3.1 孤立導體的電容/47
2.3.2 電容器/47
2.3.3 電容器的連接/48
2.4 電介質/49
2.5 極化強度矢量/50
2.5.1 P與極化電荷的關系/51
2.5.2 P與電場E的關系/53
2.6 電介質中靜電場的基本定理/57
2.6.1 高斯定理/57
2.6.2 環路定理/59
2.7 邊值關系和唯一性定理/60
2.7.1 電場強度/61
2.7.2 電位移矢量/61
2.7.3 電勢/62
2.7.4 靜電場的唯一性定理/63
2.7.5 應用舉例/64
* 2.8 電像法/68
第3章 靜電能/73
3.1 真空中點電荷間的相互作用能/73
3.2 連續電荷分佈的靜電能/76
3.3 電荷體系在外電場中的電勢能/82
3.4 電場的能量和能量密度/83
*3.5 非線性介質及電滯損耗/86
* 3.6 利用靜電能求靜電力/88
第4章 穩恆電流/95
4.1 穩恆電路/95
4.1.1 電流強度和電流密度/95
4.1.2 電流連續方程/96
4.1.3 穩恆條件/97
4.2 穩恆電流規律/98
4.2.1 歐姆定律/98
4.2.2 焦耳定律/101
4.2.3 從經典電子論觀點解釋歐姆定律和焦耳定律/102
4.2.4 歐姆定律的失效問題/103
4.3 電源及穩恆電路/104
4.3.1 電源及其電動勢/104
4.3.2 常見的幾種電源/106
4.3.3 路端電壓、電動勢和全電路歐姆定律/108
4.3.4 穩恆電路的特點/109
4.3.5 穩恆電路中靜電場的作用/109
4.4 基爾霍夫定律/110
4.4.1 節點、支路和迴路/110
4.4.2 基爾霍夫第一和第二定律/110
4.4.3 支路電流法/111
4.4.4 迴路電流法/112
* 4.5 穩恆電流和靜電場的綜合求解/112
4.5.1 基本方程/113
4.5.2 基本方程的閉合性/113
4.5.3 與純靜電場問題類比/116
第5章 真空中的靜磁場/119
5.1 磁現象與磁場/119
5.1.1 磁的基本現象與磁的庫侖定律/119
5.1.2 奧斯特實驗——電流磁效應/120
5.1.3 磁感應強度/120
5.1.4 安培力公式與洛倫茲力公式/122
5.2電流的磁場/123
5.2.1 畢奧-薩伐爾定律/123
5.2.2 畢奧-薩伐爾定律應用舉例/124
5.3 安培力/128
5.3.1 四個示零實驗/129
5.3.2 安培定律/130
5.3.3 安培力及其應用/131
5.4 靜磁場的基本定理/131
5.4.1 磁場的高斯定理/131
5.4.2 安培環路定理/132
5.4.3 磁場的幾何描述/134
5.4.4 兩條定理與畢奧-薩伐爾定律的關系/135
5.4.5 安培環路定理的應用/135
5.5 磁矢勢/137
5.5.1 磁矢勢的引入/137
5.5.2 磁失勢滿足的方程/140
5.5.3 AB效應/140
5.6 帶電粒子在磁場中的運動/141
5.6.1 運動特徵/141
5.6.2 帶電粒子在復合場中的運動/144
5.6.3 應用舉例/145
5.6.4 宏觀效應/148
第6章 靜磁場中的磁介質/150
6.1 磁場對電流的作用/150
6.1.1 磁場對電流的力和力矩/150
6.1.2 電流受力和力矩的計算舉例/151
6.2 磁介質及其磁化強度/152
6.2.1 磁化強度/152
6.2.2 磁化電流/153
6.3 磁介質中的靜磁場的基本定理/155
6.4 介質的磁化規律/156
6.4.1 介質按磁化規律分類/156
6.4.2 介質磁化的微觀機制/158
6.4.3 無限均勻線性各向同性介質中的靜磁場/162
6.5 邊值關系和唯一性定理/163
6.5.1 磁場在磁介質界面上的邊值關系/163
6.5.2 靜磁場的唯一性定理/164
6.5.3 分區均勻線性各向同性介質中的靜磁場/165
6.6.1介質界面為無限平面/169
6.6.2 介質界面為無窮長圓柱面/172
6.7 磁路定理及其應用/173
6.7.1 磁路定理的基本方程/173
6.7.2 磁路定理的應用/174
*6.8 磁荷法/176
6.8.1 磁荷觀點下的靜磁場規律/176
6.8.2磁荷法和電流法的等效性/180
6.8.3 磁荷法的應用/180
第7章 電磁感應/183
7.1 電磁感應定律/183
7.1.1 電磁感應現象/183
7.1.2 法拉第電磁感應定律/185
7.1.3 感應電動勢的計算/186
7.1.4 塊狀導體中的電磁感應現象/187
7.1.5 電磁感應定律和磁場的高斯定理/187
7.2 動生電動勢和感生電動勢/188
7.2.1 動生電動勢/188
7.2.2 感生電動勢/190
7.2.3 電子感應加速器/193
7.2.4兩種電動勢引出的問題/193
7.3 互感和自感/194
7.3.1 互感現象和互感系數/194
7.3.2 自感現象和自感系數/196
7.3.3 兩線圈的串聯和並聯/198
7.4 似穩電路和暫態過程/201
7.4.1 似穩條件/201
7.4.2 似穩電路方程/202
7.4.3 多迴路電路的基爾霍夫定律/204
7.4.4 暫態過程/205
第8章 磁能/209
8.1 載流線圈的磁能/209
8.1.1 —個載流線圈的磁能/209
8.1.2 N個載流線圈系統的磁能/209
8.2 載流線圈在外磁場中的磁能/211
8.3 磁場的能量和磁能密度/212
*8.4 非線性介質及磁滯損耗/213
*8.5 利用磁能求磁力/215
第9章 交流電路/219
9.1 基本概念和描述方法/219
9.1.1 基本概念/219 9.1.2描述方法/220
9.2 交流電路的復數解法/224
9.2.1 交流電路的基本方程/224
9.2.2 電路方程的復數形式/225
9.2.3 交流電路元件的復阻抗/226
9.3 交流電的功率/228
9.3.1 瞬時功率/228
9.3.2 平均功率/228
9.3.3 視在功率和功率因數/229
9.3.4 由電壓和電流的復有效值計算平均功率/229
9.4 交流電路分析舉例/229
9.4.1 串聯諧振電路/229
9.4.2 並聯諧振電路/231
9.4.3 變壓器電路/232
第10章 麥克斯韋電磁理論/234
10.1 電磁場的基本規律/234
10.1.1 兩個大膽的推廣/235
10.1.2 兩個重要的假設/235
10.1.3 麥克斯韋方程組/238
10.1.4 邊值關系/239
10.2 平面電磁波/239
10.2.1 電磁波的產生機制/239
10.2.2 平面電磁波的性質/241
10.2.3 赫茲實驗/242
10.2.4 電磁波譜/244
10.3 電磁場的能量、動量和角動量/244
10.3.1 電磁場的性質/244
10.3.2 平面電磁波的能量、能流密度(坡印亭矢量)和動量/246
10.3.3 光壓/247
10.3.4 電磁場具有角動量的驗證/249
*第11章 相對論電磁學/250
11.1 四維時空和四維矢量/250
11.1.1四維矢量/250
11.1.2 四維速度/251
11.1.3 四維動量/253
11.1.4 四維力/254
11.1.5 四維微分算符/255
11.2 電磁場相對論變換/256
11.2.1 電荷密度和電流密度的變換/256
11.2.2 電場與磁場的相對論變換/257
11.2.3 麥克斯韋方程組的協變形式/260
11.3 緩慢運動的電磁介質/262
11.3.1 緩慢運動的電磁介質基本方程/262
11.3.2 穩恆場中運動導體/263
11.3.3 穩恆磁場中的運動介質/264
11.3.4 穩恆電場中的運動介質/265
習題/267
習題參考答案/293
參考書目/302
附錄Ⅰ 科學家中英文姓名對照表/303
附錄Ⅱ 單位制和單位制間的公式變換/305
附錄Ⅲ 物理常量/314
附錄Ⅲ 矢量分析中的常用公式/315
出版說明
前言
緒論 電磁學的建立和應用/1
0.1 電磁學的建立/1
0.1.1 宇宙的演化/1
0.1.2 電磁現象的歷史記載/2
0.1.3 電磁學的誕生/3
0.1.4 場思想的提出和電磁學科學體系的建立/6
0.2 電磁學的應用/6
第1章 真空中的靜電場/10
1.1 電荷守恆/10
1.2 庫侖力/11
1.2.1 庫侖扭秤實驗/11
1.2.2 庫侖定律/13
1.3 疊加原理/14
1.3.1 疊加原理的數學表述/14
1.3.2 帶電體系對靜止點電荷的作用力/14
1.3.3 帶電體系之間的作用力/15
1.4 電場強度/15
1.4.1 電場強度的定義/15
1.4.2 各類帶電體的電場強度/16
1.4.3 電場的物質性/17
1.4.4 電場強度計算舉例/17
1.5 靜電場的高斯定理/20
1.5.1 電通量/20
1.5.2 高斯定理/21
1.5.3 高斯定理與庫侖定律的關系/23
1.5.4 高斯定理應用舉例/23
1.5.5 電場線/26
1.6 靜電場的環路定理/27
1.6.1 電場的環量/27
1.6.2 環路定理/27
1.7 電勢/28
1.7.1 電勢差與電勢/28
1.7.2 電勢的一般表達式/30
1.7.3 場強與電勢的微分關系/30
1.7.4 等勢面/31
1.7.5 應用舉例/32
*1.7.6 電勢的多極子展開/35
第2章 靜電場中的導體和電介質/37
2.1 物質的電性質/37
2.1.1 導體、半導體和絕緣體/37
2.1.2 電場對電荷系統的作用/38
2.2 靜電場中的導體/40
2.2.1 導體達到靜電平衡的條件/40
2.2.2 處在靜電平衡條件下導體的性質/40
2.2.3 導體在靜電場中性質的應用/43
2.2.4 高斯定理和庫侖定律的精確驗證/46
2.3 電容和電容器/46
2.3.1 孤立導體的電容/47
2.3.2 電容器/47
2.3.3 電容器的連接/48
2.4 電介質/49
2.5 極化強度矢量/50
2.5.1 P與極化電荷的關系/51
2.5.2 P與電場E的關系/53
2.6 電介質中靜電場的基本定理/57
2.6.1 高斯定理/57
2.6.2 環路定理/59
2.7 邊值關系和唯一性定理/60
2.7.1 電場強度/61
2.7.2 電位移矢量/61
2.7.3 電勢/62
2.7.4 靜電場的唯一性定理/63
2.7.5 應用舉例/64
* 2.8 電像法/68
第3章 靜電能/73
3.1 真空中點電荷間的相互作用能/73
3.2 連續電荷分佈的靜電能/76
3.3 電荷體系在外電場中的電勢能/82
3.4 電場的能量和能量密度/83
*3.5 非線性介質及電滯損耗/86
* 3.6 利用靜電能求靜電力/88
第4章 穩恆電流/95
4.1 穩恆電路/95
4.1.1 電流強度和電流密度/95
4.1.2 電流連續方程/96
4.1.3 穩恆條件/97
4.2 穩恆電流規律/98
4.2.1 歐姆定律/98
4.2.2 焦耳定律/101
4.2.3 從經典電子論觀點解釋歐姆定律和焦耳定律/102
4.2.4 歐姆定律的失效問題/103
4.3 電源及穩恆電路/104
4.3.1 電源及其電動勢/104
4.3.2 常見的幾種電源/106
4.3.3 路端電壓、電動勢和全電路歐姆定律/108
4.3.4 穩恆電路的特點/109
4.3.5 穩恆電路中靜電場的作用/109
4.4 基爾霍夫定律/110
4.4.1 節點、支路和迴路/110
4.4.2 基爾霍夫第一和第二定律/110
4.4.3 支路電流法/111
4.4.4 迴路電流法/112
* 4.5 穩恆電流和靜電場的綜合求解/112
4.5.1 基本方程/113
4.5.2 基本方程的閉合性/113
4.5.3 與純靜電場問題類比/116
第5章 真空中的靜磁場/119
5.1 磁現象與磁場/119
5.1.1 磁的基本現象與磁的庫侖定律/119
5.1.2 奧斯特實驗——電流磁效應/120
5.1.3 磁感應強度/120
5.1.4 安培力公式與洛倫茲力公式/122
5.2電流的磁場/123
5.2.1 畢奧-薩伐爾定律/123
5.2.2 畢奧-薩伐爾定律應用舉例/124
5.3 安培力/128
5.3.1 四個示零實驗/129
5.3.2 安培定律/130
5.3.3 安培力及其應用/131
5.4 靜磁場的基本定理/131
5.4.1 磁場的高斯定理/131
5.4.2 安培環路定理/132
5.4.3 磁場的幾何描述/134
5.4.4 兩條定理與畢奧-薩伐爾定律的關系/135
5.4.5 安培環路定理的應用/135
5.5 磁矢勢/137
5.5.1 磁矢勢的引入/137
5.5.2 磁失勢滿足的方程/140
5.5.3 AB效應/140
5.6 帶電粒子在磁場中的運動/141
5.6.1 運動特徵/141
5.6.2 帶電粒子在復合場中的運動/144
5.6.3 應用舉例/145
5.6.4 宏觀效應/148
第6章 靜磁場中的磁介質/150
6.1 磁場對電流的作用/150
6.1.1 磁場對電流的力和力矩/150
6.1.2 電流受力和力矩的計算舉例/151
6.2 磁介質及其磁化強度/152
6.2.1 磁化強度/152
6.2.2 磁化電流/153
6.3 磁介質中的靜磁場的基本定理/155
6.4 介質的磁化規律/156
6.4.1 介質按磁化規律分類/156
6.4.2 介質磁化的微觀機制/158
6.4.3 無限均勻線性各向同性介質中的靜磁場/162
6.5 邊值關系和唯一性定理/163
6.5.1 磁場在磁介質界面上的邊值關系/163
6.5.2 靜磁場的唯一性定理/164
6.5.3 分區均勻線性各向同性介質中的靜磁場/165
6.6.1介質界面為無限平面/169
6.6.2 介質界面為無窮長圓柱面/172
6.7 磁路定理及其應用/173
6.7.1 磁路定理的基本方程/173
6.7.2 磁路定理的應用/174
*6.8 磁荷法/176
6.8.1 磁荷觀點下的靜磁場規律/176
6.8.2磁荷法和電流法的等效性/180
6.8.3 磁荷法的應用/180
第7章 電磁感應/183
7.1 電磁感應定律/183
7.1.1 電磁感應現象/183
7.1.2 法拉第電磁感應定律/185
7.1.3 感應電動勢的計算/186
7.1.4 塊狀導體中的電磁感應現象/187
7.1.5 電磁感應定律和磁場的高斯定理/187
7.2 動生電動勢和感生電動勢/188
7.2.1 動生電動勢/188
7.2.2 感生電動勢/190
7.2.3 電子感應加速器/193
7.2.4兩種電動勢引出的問題/193
7.3 互感和自感/194
7.3.1 互感現象和互感系數/194
7.3.2 自感現象和自感系數/196
7.3.3 兩線圈的串聯和並聯/198
7.4 似穩電路和暫態過程/201
7.4.1 似穩條件/201
7.4.2 似穩電路方程/202
7.4.3 多迴路電路的基爾霍夫定律/204
7.4.4 暫態過程/205
第8章 磁能/209
8.1 載流線圈的磁能/209
8.1.1 —個載流線圈的磁能/209
8.1.2 N個載流線圈系統的磁能/209
8.2 載流線圈在外磁場中的磁能/211
8.3 磁場的能量和磁能密度/212
*8.4 非線性介質及磁滯損耗/213
*8.5 利用磁能求磁力/215
第9章 交流電路/219
9.1 基本概念和描述方法/219
9.1.1 基本概念/219 9.1.2描述方法/220
9.2 交流電路的復數解法/224
9.2.1 交流電路的基本方程/224
9.2.2 電路方程的復數形式/225
9.2.3 交流電路元件的復阻抗/226
9.3 交流電的功率/228
9.3.1 瞬時功率/228
9.3.2 平均功率/228
9.3.3 視在功率和功率因數/229
9.3.4 由電壓和電流的復有效值計算平均功率/229
9.4 交流電路分析舉例/229
9.4.1 串聯諧振電路/229
9.4.2 並聯諧振電路/231
9.4.3 變壓器電路/232
第10章 麥克斯韋電磁理論/234
10.1 電磁場的基本規律/234
10.1.1 兩個大膽的推廣/235
10.1.2 兩個重要的假設/235
10.1.3 麥克斯韋方程組/238
10.1.4 邊值關系/239
10.2 平面電磁波/239
10.2.1 電磁波的產生機制/239
10.2.2 平面電磁波的性質/241
10.2.3 赫茲實驗/242
10.2.4 電磁波譜/244
10.3 電磁場的能量、動量和角動量/244
10.3.1 電磁場的性質/244
10.3.2 平面電磁波的能量、能流密度(坡印亭矢量)和動量/246
10.3.3 光壓/247
10.3.4 電磁場具有角動量的驗證/249
*第11章 相對論電磁學/250
11.1 四維時空和四維矢量/250
11.1.1四維矢量/250
11.1.2 四維速度/251
11.1.3 四維動量/253
11.1.4 四維力/254
11.1.5 四維微分算符/255
11.2 電磁場相對論變換/256
11.2.1 電荷密度和電流密度的變換/256
11.2.2 電場與磁場的相對論變換/257
11.2.3 麥克斯韋方程組的協變形式/260
11.3 緩慢運動的電磁介質/262
11.3.1 緩慢運動的電磁介質基本方程/262
11.3.2 穩恆場中運動導體/263
11.3.3 穩恆磁場中的運動介質/264
11.3.4 穩恆電場中的運動介質/265
習題/267
習題參考答案/293
參考書目/302
附錄Ⅰ 科學家中英文姓名對照表/303
附錄Ⅱ 單位制和單位制間的公式變換/305
附錄Ⅲ 物理常量/314
附錄Ⅲ 矢量分析中的常用公式/315
