新概念物理教程·電磁學

第一章 靜電場恆定電流場
§1.靜電的基本現象和基本規律
1.1 兩種電荷
1.2 靜電感應電荷守恆定律
1.3 導體、絕緣體和半導體
1.4 物質的電結構
1.5 庫侖定律
§2.電場電場強度
2.1 電場
2.2 電場強度矢量E
2.3 電場線
2.4 電場強度疊加原理
2.5 電荷的連續分布
2.6 帶電體在電場中受的力及其運動
2.7 場的概念
§3.高斯定理
3.1 立體角
3.2 電通量
3.3 高斯定理的表述及證明
3.4 球對稱的電場
3.5 軸對稱的電場
3.6 無限大帶電平面的電場
3.7 從高斯定理看電場線的性質
§4.電勢及其梯度
4.1 靜電場力所作的功與路徑無關
4.2 電勢與電勢差
4.3 電勢疊加原理
4.4 等勢面
4.5 電勢的梯度
4.6 電偶極層
§5.靜電場中的導體
5.1 導體的平衡條件
5.2 導體上的電荷分布
5.3 導體殼（腔內無帶電體情形）
5.4 導體殼（腔內有帶電體情形）
§6.靜電能
6.1 點電荷之間的相互作用能
6.2 電荷連續分布情形的靜電能
6.3 電荷在外電場中的能量
§7.電容和電容器
7.1 孤立導體的電容
7.2 電容器及其電容
7.3 電容器儲能（電能）
§8.靜電場邊值問題的唯一性定理
8.1 問題的提出
8.2 幾個引理
8.3 疊加原理
8.4 唯一性定理
8.5 靜電屏蔽
8.6 電像法
§9.恆定電流場
9.1 電流密度矢量
9.2 歐姆定律的微分形式
9.3 電流的連續方程
9.4 兩種導體分界面上的邊界條件
9.5 電流線在導體界面上的折射
9.6 非靜電力與電動勢
9.7 恆定電場對電流分布的調節作用
本章提要
思考題
習題
第二章 恆磁場
§1.磁的基本現象和基本規律
1.1 磁的庫侖定律
1.2 電流的磁效應
1.3 安培定律
1.4 電流單位——安培
§2.磁感應強度畢奧一薩伐爾定律
2.1 磁感應強度矢量B
2.2 畢奧一薩伐爾定律
2.3 載流直導線的磁場
2.4 載流圓線圈軸線上的磁場
2.5 載有環向電流的圓筒在軸線上嚴生的磁場
§3.安培環路定理
3.1 載流線圈與磁偶極層的等價性
3.2 安培環路定理的表述和證明
3.3 磁感應強度曰是軸矢量
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第三章 電磁感應 電磁場的相對論變換
第四章 電磁介質
第五章 電路
第六章 麥克斯韋電磁理論 電磁波 電磁單位制
附錄A 矢量的乘積和對稱性 立體角 曲線坐標系
附錄B 矢量分析提要
附錄C 二階常系數微分方程
附錄D 復數的運算
習題答案
索引

從教學順序上看，本書是《新概念物理教程》中的第三卷。全套書各卷的編寫和改革思路是一脈相承的，但根據內容的特點，各卷的情況有所不同。繼力學課之后，電磁學是普通物理系列中最重要的基礎課。電磁學中最重要的概念是「場」。場與質點不同，是在空間具有連續分布的客體，它的規律要從整體上去把握。場在空間的分布不一定直接與場源相聯系，鄰近各點之間場的分布也是緊密相關的。描述和處理「場」所需的概念(如通量、環量)和方法與學生過去熟悉的大不相同。學生在電磁學課中第一次系統地學到「場」的概念和處理「場」的方法。按現代物理學的觀點，粒子不過是場的激發態，「場」的概念比「粒子」更基本。通過「場」產生相互作用的觀點是與現代物理學的精神相通的。

我們曾在20多年前編寫過一本《電磁學》教材，在全國范圍內得到相當廣泛的采用，並且沿用至今，勢頭未減。本書就是在那本書的基礎上改寫的。這次改寫的時候我們面臨的問題是保留什麼?改什麼?無疑，無論在內容的取舍、敘述的條理、概念的分析等方面，凡經得住教學實踐的考驗，而用現代的觀點審視又不陳舊過時的，都應該保留。在本套《新概念物理教程》中，作為現代的觀點，強調了對稱性原理和守恆量的應用。對稱性分析在普通物理各門課里要數電磁學中用得最多，但過去的講法以具體的物理定律(如庫侖定律、畢奧一薩伐爾定律)為據，就事論事地討論問題，而未從層次更高的對稱性原理出發，做更簡潔、普適性更廣的討論。這次成書時我們改過來了。此外，過去鏡像對稱性這一威力強大的武器幾乎沒被利用過，本書中我們強調了這方面的應用。至於守恆量，電磁學從來就重視電勢與能量的討論，但局限於標勢，對磁矢勢介紹得很少，並且對電磁動量與磁矢勢的關系基本上未涉及到。這次成書時我們增加了有關內容。再者，本書對原書的章節做了些合並與調整，使相關內容(如電介質和磁介質，直流電路與交流電路)敘述起來更緊湊。對一些太技術性的問題和過時的儀器設備做了刪除。電磁學的歷史，從麥克斯韋算起少說也有150年了，至今生命力不衰。本書對電磁學的前沿要不要有更多的反映?經典電磁學的前沿早已成為應用性學科，如電工學、電子學的內容，在基礎物理課中不宜過多介紹。量子方面呢?在這些問題中多涉及量子力學的基本概念，除了新聞式的報導外，很難對未學過量子力學或《新概念物理教程·量子物理》卷的學生，做稍微本質一點的介紹。加之本卷《電磁學》已經很厚了，這方面的內容只好割愛。

本卷《電磁學》在《新概念物理教程》各卷中也許是顯得比傳統的變化少了一些。我們發現費曼在他著名的《物理學講義》序言中有這樣的話：「……盡管我想，就物理內容而言，第一年課程制訂還得相當滿意。第二年我就不那麼滿意了。課程的前半部分討論的是電和磁，我想不出什麼比通常更令人激動的獨特而不同的方式去講述。」可能這就是實際情況，我們應當尊重。在教學改革中實事求是的精神是很必要的。

《電磁學》原書是兩人共同編寫的。本卷的改寫，陳熙謀除對整體參與了一些重要意見和提供一些片段外，主要重寫了第五章，其余工作由趙凱華完成。