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绪论 电磁科学的发展以及在近代科学技术中的应用1

0.1 电磁科学体系的建立与“场”理论的诞生2

0.2 电磁科学与电气化4

0.3 电磁科学与通讯6

0.4 电磁科学与现代科学与技术9

第1章 电力与电场15

1.1 电力起源16

1.1.1 电现象研究简史16

1.1.2 摩擦起电17

1.1.3 物质结构和电荷18

1.1.4 电荷守恒定律20

1.2 材料的电性质23

1.2.1 物质导电性能23

1.2.2 接触带电和感应带电27

1.3 库仑定律28

1.3.1 库仑定律28

1.3.2 叠加原理32

1.4 电场强度33

1.4.1 电场33

1.4.2 电场强度35

1.5 高斯定理39

1.5.1 电场线与电通量39

1.5.2 高斯定理40

1.6 静电场中的导体47

1.6.1 静电平衡47

1.6.2 静电屏蔽51

1.6.3 静电的应用和测量52

第2章 电势与电场能量59

2.1 电势能60

2.1.1 静电场做功60

2.1.2 静电场的环路定理60

2.1.3 电势能61

2.2 电势与电势差62

2.2.1 电势与电势差62

2.2.2 等势面65

2.2.3 带电粒子在电场中运动71

2.3 电容与电容器77

2.3.1 导体的电容77

2.3.2 电容器的联结82

2.3.3 超级电容器85

2.4 介质材料的电学特性87

2.4.1 电介质材料87

2.4.2 电介质的极化88

2.4.3 电介质的基本电学特性95

2.4.4 低介电常数与高介电常数材料98

2.4.5 铁电体介质和压电效应102

2.5 静电场的能量104

2.5.1 点电荷系统的静电相互作用能104

2.5.2 带电体的静电能106

2.5.3 电容器的储能109

2.5.4 电场的能量110

2.6 介观体系的电学特性112

2.6.1 量子化电导（量子点接触）112

2.6.2 库仑阻塞和单电子隧穿113

2.6.3 单电子存储器115

2.7 生物和医学中的电现象117

2.7.1 细胞的生物电现象117

2.7.2 心电图原理120

第3章 电流与电路123

3.1 电流与电流密度124

3.1.1 电流的形成124

3.1.2 电流强度与电流密度126

3.1.3 电流连续性方程128

3.1.4 稳恒条件129

3.2 欧姆定律129

3.2.1 欧姆与欧姆定律129

3.2.2 电流的功和功率134

3.2.3 不同导体分界面电流的关系135

3.2.4 金属导电的德鲁特模型136

3.2.5 半导体的导电机制138

3.2.6 导电介质141

3.2.7 欧姆定律的失效问题145

3.3 电源及电动势146

3.3.1 电源与电动势146

3.3.2 常见的几种稳恒电源147

3.3.3 全电路欧姆定律153

3.4 直流电路的基本规律155

3.4.1 基尔霍夫定律155

3.4.2 叠加原理160

3.4.3 电容的充电和放电161

3.5 电压源和电流源162

3.5.1 电压源162

3.5.2 电流源164

3.5.3 戴维宁定理和诺顿定理166

3.5.4 电压源与电流源的等效变换167

3.5.5 安全用电168

3.6 地球的电环境170

3.6.1 大气电场和电流170

3.6.2 雷电形成机制与雷电的控制173

第4章 磁力与磁场179

4.1 磁现象与磁力180

4.1.1 磁现象研究历史和磁性的起源180

4.1.2 安培定律186

4.2 电流的磁场188

4.2.1 磁感应强度188

4.2.2 通电导线在磁场中所受的力与力矩196

4.3 静磁场的基本定理197

4.3.1 磁感应线与磁通量197

4.3.2 磁场高斯定理198

4.3.3 安培环路定理201

4.4 带电粒子在磁场中的运动206

4.4.1 带电粒子在均匀磁场中的运动206

4.4.2 带电粒子在非均匀磁场中的运动210

4.5 霍尔效应223

4.5.1 霍尔效应223

4.5.2 量子霍尔效应225

4.5.3 电阻单位欧姆和精细结构常数的标准226

4.6 天体的磁场和强磁场产生228

4.6.1 天体的磁场228

4.6.2 强磁场的产生234

第5章 物质中的磁场与磁性材料237

5.1 磁介质及其磁化238

5.1.1 磁化强度238

5.1.2 磁化电流242

5.1.3 磁介质存在时的高斯定理和环路定理245

5.1.4 磁化规律247

5.1.5 磁介质的边值关系248

5.2 磁性材料249

5.2.1 抗磁性、顺磁性和铁磁性250

5.2.2 磁路定律与磁屏蔽259

5.2.3 特殊材料的磁性265

5.3 新型材料中的磁现象270

5.3.1 纳米材料中的磁性270

5.3.2 巨磁电阻材料273

5.3.3 超导体的磁性276

5.4 磁场的测量284

5.4.1 高磁场的测量286

5.4.2 低磁场的测量288

第6章 电磁感应与磁场的能量291

6.1 电磁感应定律292

6.1.1 电磁感应现象292

6.1.2 法拉第电磁感应定律294

6.2 动生电动势和感生电动势297

6.2.1 动生电动势297

6.2.2 感生电动势和涡旋电场302

6.2.3 电磁感应的相对性304

6.2.4 涡电流和趋肤效应307

6.2.5 电子感应加速器310

6.3 互感与自感313

6.3.1 互感与互感系数313

6.3.2 自感与自感系数315

6.3.3 自感系数与互感系数的关系318

6.3.4 电感的串联与并联319

6.4 似稳电路和暂态过程325

6.4.1 似稳过程与似稳电路325

6.4.2 暂态过程326

6.5 磁场的能量328

6.5.1 载流线圈系统的磁能328

6.5.2 载流线圈在外磁场中的磁能331

6.5.3 磁场的能量和磁能密度333

第7章 交流电路与电力输送337

7.1 交流电的产生和基本特性338

7.1.1 交流电的产生338

7.1.2 交流电的类型339

7.1.3 简谐交流电的表述和特征量341

7.1.4 交流电路中的元件341

7.1.5 交流电路的三角函数和矢量图解法简介345

7.2 交流电路的复数解法350

7.2.1 电阻、电容和电感的复数表示350

7.2.2 交流电路的复数解法351

7.3 交流电的功率356

7.3.1 交流电的功率356

7.3.2 功率因数357

7.3.3 品质因数360

7.3.4 交流电桥364

7.4 变压器与电力输送365

7.4.1 变压器原理366

7.4.2 高压输电技术371

7.4.3 特斯拉线圈374

第8章 电磁现象的基本规律与电磁波377

8.1 静态电场和磁场的基本规律380

8.1.1 静电场的泊松方程和拉普拉斯方程380

8.1.2 边值问题和静电场的唯一性定律381

8.1.3 电像法383

8.1.4 静态磁场的基本规律391

8.2 时变的电场与磁场的基本规律392

8.2.1 时变情况下的电场环路定律393

8.2.2 时变情况下的电场高斯定理393

8.2.3 时变情况下的磁场高斯定理393

8.2.4 时变情况下的磁场安培环路定理394

8.3 麦克斯韦方程组399

8.3.1 麦克斯韦方程组399

8.3.2 其他形式的麦克斯韦方程组401

8.4 平面电磁波403

8.4.1 真空中自由空间的电磁波403

8.4.2 赫兹实验404

8.4.3 平面电磁波的性质406

8.4.4 电磁波在导体中的传播407

8.4.5 电磁波谱409

8.5 电磁场能量和能量传输416

8.5.1 电磁场的能量416

8.5.2 电磁场的能流418

8.5.3 太阳光的能量传输425

8.5.4 无线输电技术428

习题431

部分习题参考答案459

附录Ⅰ 物理学常用常数表465

附录Ⅱ 矢量分析与场论初步466

附录Ⅲ 名词索引470

附录Ⅳ 教学计划参考方案474