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适读人群 ：本书可作为普通高等学校物理或应用物理专业本科生的电磁学课程的教材或参考书、也可供相关专业师生和科技工作者参考中科大在物理学人才培养方面经验的集成，多年教学经验丰富的教授编写
内容简介
电磁学与电动力学．上册是作者在多年教学经验的基础上，将电磁学与电动力学的内容适当贯通，既分阶段，又平滑过渡，由此避免不必要的重复，以利于缩短学时，便于学生掌握．电磁学与 电动力学．上册分为上、下两册，电磁学与电动力学．上册为上册，主要深入讲解电磁场的性质，研究电磁场和介质相互作用的本质和规律，并深入探讨了电磁场作为一种物质的运动状态的普遍量度———能量．电磁学与电动力学．上册应用实例和例题甚多，以便学生更好地掌握基本概念和基本理论．
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目录
第二版丛书序 第一版丛书序 第二版前言 第一版前言
第1章真空中的静电场 1
1.1 电荷守恒 1
1. 2库仑定律 3
1.2.1库仑扭秤实验 3
1.2.2库仑定律 5
1. 3叠加原理 6
1.3. 1叠加原理的数学表述 6
1.3.2带电体系对静止点电荷的作用力 6
1.3.3带电体系之间的作用力 7
1.4 电场强度 8
1.4. 1电场强度的定义 8
1.4.2各类带电体的电场强度 8
1.4.3 电场的物质性 9
1.4.4电场强度计算举例 9
1.5高斯定理 1 1
1.5. 1电通量 12
1.5.2高斯定理 13
1.5.3高斯定理与库仑定律的关系 15
1.5.4高斯定理应用举例 16
1.5.5 电场线 18
1.6环路定理 19
1.6. 1电场的环量 19
1.6.2环路定理 20
1.7 电势 21
1. 7.1 电势差与电势 21
1.7.2电势的一般表达式 22
1.7.3场强与电势的微分关系 23
1.7.4 等势面 24
.7.5应用举例 25
第2章静电场中的导体和电介质 29
2. 1 物质的电性质 29
2 1物质的电性质 29
2. L 2 电场对电荷系统的作用 30
2.2 静电场中的导体 32
2.2. 1 导体达到静电平衡的条件 32
2.2.2处在静电平衡条件下导体的性质 33
2.2.3导体在静电场中性质的应用 35
2. 2. 4高斯定理和库仑定律的精确验证 38
2.3 电容和电容器 38
2.3. 1 孤立导体的电容 39
2. 3. 2 电容器 39
2. 3. 3电容器的连接 40
2. 4电介质 4 1
2. 5极化强度矢量P 43
2.5. 1 P与极化电荷的关系 44
2.5.2 P与电场E的关系 47
2.6 电介质中静电场的基本定理 50
2.6. 1 高斯定理 50
2.6.2 环路定理 53
2.7边值关系和唯一性定理 53
2.7. 1电场强度 53
2. 7. 2 电位移矢量 54
2.7.3 电势 55
2.7.4静电场的唯一性定理 55
2.7.5应用举例 57
*2.8 电像法 61
第3章静电能 66
3.1真空中点电荷间的相互作用能 66
3.2连续电荷分布的静电能 69
3. 3 电荷体系在外电场中的静电能 75
3.4电场的能量和能量密度 76
^ 3. 5非线性介质及电滞损耗 78
"3.6 利用静电能求静电力 80
第4章稳恒电流 89
4. 1稳恒条件 89
4.1.1电流强度和电流密度 89
4. 1. 2电流连续方程 90
4.1.3稳恒条件 91
4.2欧姆定律 92
4.2.1欧姆定律 93
4.2.2焦耳定律 94
4.2.3从经典电子论观点解释欧姆定律和焦耳定律 95
4.2.4欧姆定律的失效问题 97
4.3 电源及电动势 97
4.3.1电源及其电动势 97
4.3.2 常见的几种电源 99
4.3.3路端电压、电动势和全电路欧姆定律 102
4.3.4 稳恒电路的特点 103
4.3.5 稳恒电路中静电场的作用 103
4.4基尔霍夫定律 104
4.4.1节点、支路和回路 104
4.4.2基尔霍夫定律 105
4.4.3支路电流法 105
4.4.4回路电流法 106
"4.5稳恒电流和静电场的综合求解 107
4. 5. 1 基本方程 108
4. 5. 2 基本方程的闭合性 108
4.5.3与纯静电场问题类比 11 1
第5章真空中的静磁场 1 15
5. 1 磁现象与磁场 1 15
5. 1. 1磁的基本现象与磁的库仑定律 115
5. 1.2奥斯特实验——电流磁效应 116
5. 1.3磁感应强度 1 17
5. 1.4 安培力公式与洛伦兹力公式 118
5.2毕奥-萨伐尔定律 120
5.2. 1毕奥-萨伐尔定律 120
5.2.2毕奥-萨伐尔定律应用举例 12 1
5. 3安培定律 126
5.3. 1 四个示零实验 126
5. 3. 2 安培定律 128
5.3.3安培力及其应用 129
5.4 静磁场的基本定理 130
5. 4. 1 磁场的高斯定理 130
5. 4. 2 安培环路定理 13 1
5.4.3 磁场的几何描述 132
5.4.4两条定理与毕奥-萨伐尔定律的关系 133
5. 4. 5安培环路定理的应用 134
5.5 带电粒子在磁场中的运动 136
5.5. 1运动特征 137
5.5.2应用举例 139
5. 5. 3 宏观效应 143
第6章静磁场中的磁介质 145
6. 1 磁场对电流的作用 145
6. 1. 1磁场对电流的力和力矩 145
6. 1.2电流受力和力矩的计算举例 146
6.2磁介质及其磁化强度犕 147
6.2.1磁化强度 148
6. 2. 2 磁化电流 148
6.3磁介质中的静磁场的基本定理 150
6. 4介质的磁化规律 152
6.4.1 介质按磁化规律的分类 152
6.4.2 介质磁化的微观机制 155
6 .4.3无限均匀线性各向同性介质中的静磁场 159
6. 5边值关系和唯一性定理 160
6 .5.1磁场在磁介质界面上的边值关系 160
6 .5.2静磁场的唯一性定理 161
6.5 .3分区均匀线性各向同性介质中的静磁场 162
土 6. 6磁像法 167
6 .6.1介质界面为无限平面 168
6 . 6.2介质界面为无穷长圆柱面 171
6 .7磁路定理及其应用 172
6. 7.1 磁路定理的基本方程 172
6 .7.2磁路定理的应用 173
^6.8磁荷法 176
6 .8.1磁荷观点下的静磁场规律 176
6. 8. 2磁荷法和电流法的等效性 178
6 .8.3磁荷法的应用 179
第7章电磁感应 182
7. 1电磁感应定律 182
7 1 电磁感应现象 182
7 2法拉第电磁感应定律 184
73感应电动势的计算 186
74块状导体中的电磁感应现象 187
7 5电磁感应定律和磁场的高斯定理 187
7 .2动生电动势和感生电动势 188
7.2. 1 动生电动势 188
7 .2.2感生电动势 19 1
7 .2.3 电子感应加速器 193
7 .2.4两种电动势引出的问题 194
7 .3互感和自感 194
7. 3.1互感现象和互感系数 194
7 .3.2自感现象和自感系数 196
7 .3.3两线圈的串联和并联 198
7.4似稳电路和暂态过程 201
7 .4.1似稳条件 202
7 .4.2似稳电路方程 202
7 .4.3多回路电路的基尔霍夫定律 205
7 .4.4暂态过程 206
第8章磁能 210
8 .1载流线圈的磁能 210
8.1.1 —个载流线圈的磁能 210
8.1.2 N个载流线圈系统的磁能 211
8.2载流线圈在外磁场中的磁能 212
8.3磁场的能量和磁能密度 213
"8. 4非线性介质及磁滞损耗 215
"8. 5利用磁能求磁力 217
第9章交流电路 222
9.1基本概念和描述方法 222
9 .1.1基本概念 222
9 .1.2描述方法 223
9.2交流电路的复数解法 228
9. 2.1交流电路的基本方程 228
9. 2. 2 电路方程的复数形式 229
9. 2. 3交流电路元件的复阻抗 231
9 .3交流电的功率 232
9.3.1 瞬时功率 232
9.3.2 平均功率 233
9 . 3. 3视在功率和功率因素 233
9.3 .4由电压和电流复有效值计算平均功率 234
9.4交流电路分析举例 234
9.4. 1串联谐振电路 234
9 .4.2并联谐振电路 236
9 .4.3变压器电路 238
第10章麦克斯韦电磁理论 240
10. 1 麦克斯韦方程组 240
10. 1. 1两个大胆的推广 24 1
10. 1.2两个重要的假设 24 1
10. 1.3麦克斯韦方程组 245
10. 1. 4 边值关系 246
10.2 平面电磁波 246
10.2. 1 电磁波的产生机制 246
10.2.2平面电磁波的性质 248
10.2.3 赫兹实验 250
10.2.4电磁波谱 252
10. 3电磁场的能量、动量和角动量 253
10.3. 1 电磁场的能量、动量和角动量 253
10 .3.2平面电磁波的能量和动量 254
10.3.3 光压 254
10.3.4 电磁场具有角动量的验证 256
习题 257
习题参考答案 283
参考书目 29 1
名词索引 292
教学进度和作业布置 297
附录I 科学家中英文姓名对照表 299
附录E 单位制和单位制间的公式变换 30 1
附录K物理常数 3 1 1
附录叹矢量分析中的常用公式 3 12
精彩书摘
第1章真空中的静电场1.1电荷守恒
电学中最基本的概念是电荷.早期人们是通过物质的力效应来定义它的.人们 发现许多物质，如琥珀、玻璃棒、硬橡胶棒……经过毛皮或丝绸摩擦后，能吸引轻小 物质，便说这些物质带了电荷.
近代物理学的实验揭示了电荷的物理本质.电荷是基本粒子，如电子、质子 子等的一种属性，离开了这些基本粒子它便不能存在.也就是说，电荷是物质的基 本属性，不存在不依附物质的“单独电荷” 1897年，英国物理学家汤姆孙测出了阴 极射线带电粒子的荷质比约为氢离子(质子)的2000倍，他指出这种带负电的粒子 是一切原子的基本成员之一，后来被称为电子，他因此而荣获1906年诺贝尔物理 学奖.1909?1917年，密立根用油滴实验，通过反复测量，测定电荷的最小单位是
1 . 59X10—19C，他因此荣获1923年诺贝尔物理学奖.
就我们现今所知，电荷有如下的特点：
(1)自然界中存在两种电荷，分别称为正(+ )电荷和负（一）电荷.正如左和右 一样，它们的定义是任意的.现在人们都习惯沿用美国物理学家富兰克林的定义， 即被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为“ + ”电荷，被毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带 的电荷为“一”电荷.实验表明，同号电荷相斥，异号电荷相吸，根据这一性质我们可 以用实验来测出物体带有哪种电荷.
()电荷是量子化的，即在自然界里物质所带的电荷量不可能连续变化，而 只能一份一份地增加或减小.如前所述，这最小的一份电量是电子或正电子所带 的电量，我们把这电量的绝对值记为就是自然界中电量的基本单元，根据国 际科技数据委员会1986年推荐值，e= 1. 602 177 33(49) X 10—19C. 20世纪60 年代物理学家提出了一种更基本的粒子——夸克（quArk)，夸克有6种，分别带 有一，/3和，3的电量.30多年来，借助大型加速器，采用了多种途径，这6种 夸克在实验上先后被科学家发现，但至今还没有可靠的证据表明它们以自由状 态存在，即它们被禁闭在强子内部，不能脱离强子自由运动.带分数电荷的粒子 的发现，也不破坏电荷的量子性，仅仅是将现在所能测到的最小的一份电量变得 更小而已.
(3) 存在所谓“电荷对称性” 1928年，狄拉克提出描写电子运动并且满足相 对论不变性的波动方程，并得到一个重要结论：电子可以有负能值.由此出发，于 1930年提出所谓“空穴”理论，预言了带正电的电子（即正电子）的存在；931年又 预言了反粒子的存在，电子-正电子对的产生和煙没.我国物理学家赵忠尧先生 (曾任中国科学技术大学近代物理系首任系主任，他的导师就是密立根)于1930年 在美国加利福尼亚州理工学院通过实验发现硬Y射线的反常吸收以及伴随出现的 “特殊辐射”这就是最早观察到的正负电子对产生和煙没的现象.1932年，安德逊 在宇宙射线中发现正电子). —系列近代高能物理实验表明，对于每种带电的 基本粒子，必然存在与之对应的、带等量异号电荷的另一种基本粒子——反粒子. 例如，我们有电子和正电子、质子和反质子、TC介子和反n介子等.
(4) 电荷守恒.一个孤立系统(与外界不发生电荷交换的系统）的电荷总量(代 数和)是保持不变的，它既不能创生，也不会消灭.电荷只能从系统内的一个物体转 移到另一个物体，系统的总电量既不随时间而变，也与参考系的选取无关，这就是 电荷守恒定律.例如，原本都是中性的丝绸和玻璃棒组成的孤立系统，电荷总量为 零.当用丝绸摩擦玻璃棒后，玻璃棒上带正电，而丝绸上带了与之等量的负电，其系 统的总电量仍为零.又如，任何化学反应前后系统的总电量相等.电荷守恒作为自 然界最普遍的规律之一，它对核反应也是成立的.如中子(n)经过卩衰变产生一个 质子、一个电子和一个反中微子：
o n ^ ^p0 + e— + I
类似地，有氚的卩衰变反应式
3H2 —-2He1 +e—十 v,
综合写出卩衰变的一般反应式如下：
—么1YN—1 +e—十v,
式中，A为质量数，Z为原子序数即电荷数，N为中子数.一个强放射性元素镭，通 过A衰变，放出一个A粒子（He2)后转变为氡222(2|Rn36)
2 龍 RA138 —— 222 Rn36 + 4He
对于太阳上核聚变反应的一种可能链式过程：
1Ho + 1Ho—~— ?H1 +e++ v,
?H1 + 1Ho—~— 3He +y
2 He+ 3 He—■—2 He+21 Ho
其中，每一步反应都满足电荷守恒定律.
1.2库仑定律
1. 2.1库仑扭秤实验
库仑定律是以它的发现者之一，法国物理学家库仑的名字命名的.它是电磁学 中最基本的定律之一.这个定律的发现过程，对于年轻读者具有很大的启迪作用， 值得在此简述.
16世纪工艺、航海、军工的发展，极大地促进了自然科学的研究，其中也包括 电磁理论.历经一百多年，在电磁现象研究领域取得了一系列重要成果，相继发现 了摩擦起电原理，制成了摩擦起电机；明白了自然界里电荷分为正电、负电两种，同 性电荷相斥，异性电荷相吸;弄清了雷雨天闪电原理，将天电和地电统一起来;掌握 了电荷转移及储存方法，制成了莱顿瓶;认识到电荷守恒定律.接着人们开始了电 荷之间作用力的大小和方向的探索研究.
1750年前后，德国科学家埃皮诺斯发现，当发生相互作用的电荷之间的距离 缩短时，两者之间的吸引力和排斥力便增加，遗憾的是他没有继续研究其定量规 律.1755年，富兰克林在实验中发现，一细丝悬挂的带电软木小球在带电金属筒外 明显地受到电力而倾斜，在筒内则几乎不受电力作用.富兰克林将这一结果函告德 国科学家普利斯特利.后来，普利斯特利通过一系列实验证实了富兰克林的发现， 并于1767年提出如下猜想：难道我们就不可以认为电的吸引力遵从与万有引力 相同的规律，即与距离的反平方有关的规律吗?”但是，普利斯特利仅仅停留在猜想 阶段，没有做进一步的研究.这一猜想与静电场的高斯定理(见1. 5节）的结论一 致.将该定理应用到带电的金属壳上，可以证明壳的内表面无电荷（见2.2节). 1771?1773年，英国科学家卡文迪许完成了一系列的静电实验，证明空腔金属容 器内表面不带电荷，据此推断电力与距离的平方成反比关系.但是，在他去世之前， 这些成果没有公开发表，直到1879年，才由著名的物理学家麦克斯韦整理、注释出 版了他生前的手稿，其中记述了距离平方反比定律.在2. 2节中，我们将简介卡文 迪许的实验和结论.以上说明，在这一个时期，人类逐步把电学的研究推进到定量 的、精确的科学层次，为库仑定律的建立奠定了基础.
库仑早年是一名军事工程师，曾督造过防御工事.也许正是这种经历，使他对 科学产生了兴趣，开始对扭力进行系统的研究.1781年，由于有关扭力的论文的发 表，他当选为法国科学院院士.在1784年提交法国科学院的一篇论文中，他通过实 验确立了金属丝的扭力定律，发现扭力正比于扭转角度，并指出可依据该原理去测 量小至6. 48X10-6N的作用力.根据这一发现，1785年库仑自行设计制作了一台 扭秤，测量了电荷之间的相互作用力与其距离的关系，建立了库仑定律.图1. 1给 出了扭秤的结构及其中的4个关键部件.在一个高和直径均为30. 5cm的玻璃圆
筒上，有^^块直径为33cm的玻璃平板AC， 它使容器不受外部空气流动的影响.平板上 有两个直径约为4. 3cm的孔/、rn，孔f开 在中心，上面胶连一根高61cm的玻璃管.管 的顶端犺处有一个测微器，它的细致结构如 图1. 1中的（1)号件所示.其顶部有旋钮犫 指针化，还有一个悬挂金属丝的夹钳通 过图1. 1中的(2)号件的孔犌（2)号件上有 一个圆盘，，在其盘边上刻出360°.管多安 放在图1. 1中的(3)号件的孔洞中，而H则 与图中玻璃管/犺的顶端相套接.（1)号件中 夹钳的形状很像一个教学圆规上的粉笔卡 头，可通过滑环使它收放.杆犘0的犘端[图 1. 1中(4)号件]有一个类似狇的夹钳，可通 过滑环彡使它收放.一根非常细的银丝，一端夹在(4)号件的犘中，另一端夹在夹 钳狇上.犘0用铜或银制成，直径约0. 22cm，它的重量可使银丝绷紧，但又不会使银 丝变得很细.在E的横向有一个小孔，孔中穿过一根绝缘物质细杆Ag，长约20cm， 犪端有个金属小球^端有一个平衡球.Ag水平悬挂在图1. 1中的玻璃容器内约一 半高的地方.另一绝缘物质小杆犿犱穿过盖板AC上的孔犿，杆的下端固定一个与 犪端完全一样的金属小球.玻璃容器周围有刻度ZOQ，ZOQ与Ag等高，并分 成 360°
实验开始时，首先调整零点，即让指针犻调到扭力计刻度上的零点，使狇、间 的细丝自然下垂，大小相同的金属小球犱与A相互接触.库仑使一枚插在绝缘细棒 上的大头针带上电，然后把它伸到孔犿里，接触犱球，犱球与A球接触，从大头针 转移过来的电荷在两球之间等量分配，使犱球与A球带上同号等量的电荷.由于相 互排斥，A、犱将离开一段距离.转动旋钮犫改变银丝扭转角度（即改变扭力），可改 变A、d两球间的距离.库仑做了三次数据记录:第一次令两小球相距36个刻度;第 二次令两小球相距18个刻度;第三次令两小球相距8. 5个刻度，三次间距之比约 为1 : 1/2 : 1/4.实验结果为:第一次银丝扭转36°，第二次银丝扭转144°，第三次 银丝扭转575. 5°，银丝扭转角之比约为1 : 4 : 16.库仑还做了一系列实验，获得类 似结果.因此，库仑得出如下结论:两个带同号电荷的小球之间的相互排斥力和它 们之间的距离的平方成反比.后来库仑利用电引力单摆实验1把这一结论推广至 带异号电荷的小球间的引力情况.
1参见:陈秉乾，舒幼生，胡望雨.电磁学专题研究.北京:高等教育出版社，2001，8?9.?
库仑定律的精确表述是:两个静止的点电荷狇。
和狇之间的作用力的大小与两点电荷电量的乘积 成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的 方向沿着两点电荷间的连线，同号电荷相斥，异号 电荷相吸.按图1. 2所示，可将库仑定律表达为
犉10 =犽狇狇狉。=—犉01 (1. 2. 1) 图1. 2两静止点电荷狇。和狇
狉10 、、
式中，犽为比例常数，由实验测定并与单位制有关. 之间的相互作用力
犉10是狇作用到狇上的力，犉1为反作用力.我们取国际单位制（SI)，或称米?千 克?秒?安培(MKSA)制，即电量的单位用库[仑](C)，距离的单位用米(m)，力的 单位用牛[顿](N).在真空中，我们将常数犽写成为k = 1/(4tt£0 )，其中so称为真空 介电常量或电容率.由实验测定已知电量的两个点电荷在真空中的相互作用力，便 可得犽或巧的值.目前所知e。的最精确的值为0=8.854 187 818(71) X10-12 C2 ? N—1 ? m—2.近似值可取 e。义8. 85X10—12C2 ? N—1 ? m—2;相应的 k 值为 k 8. 99X109N ? m2 ? C-2.在解题时，还可进一步将e。和k分别近似为10—9/(36n) 和9X1。9.为了深人理解和正确应用库仑定律，我们对它作如下说明：
()库仑定律适用的对象是点电荷.点电荷意即其尺度为零.自然界中并不存 在这种理想的点电荷.正如前节所述，即使最小的单元电荷也为具有一定静质量的 基本粒子所携带.在实际问题中，只要两带电体的尺度远小于它们之间的距离，就 可忽略带电体本身的尺度，而把它们当作点电荷来处理.对本身尺度不可忽略的带 电体的问题将留到下节来说明.
()库仑定律与力学中的万有引力定律非常相似，都具有与距离平方成反比 的特征(都是长程力），都满足牛顿第三定律.但是它们又有如下不同点:1电荷有 正、负两种，异号电荷相吸，同号电荷相斥.可对质点来说，它们之间只有引力，没有 斥力.2静电之间的相互作用可以屏蔽，而质点间的引力相互作用是无法屏蔽的. 3带电粒子间的库仑力远大于它们间的万有引力.以电子和质子间的库仑力和万 有引力为例，可算得F电/F引?2. 3X109所以，通常在讨论原子、固体、液体的结 构以及化学作用时，只需考虑库仑力，忽略引力.而当讨论宇宙中天体的大尺度结 构和运动问题时，又只涉及引力，因为行星、恒星、星系等都是电中性的.库仑定律 给出的距离平方反比律中，距离狉的范围相当大.虽然在库仑的实验中，狉只有几 个厘米，但近代物理的实验表明，狉的数量级大到107m而小到10-17m的时候，距 离平方反比律仍然成立.实际上在更大的范围内，可以找到距离平方反比律仍然成 立的间接证据，只不过难以通过实验直接进行验证.?
(3)库仑定律只适用于两点电荷静止的情况，因此人们常把库仑力称为静电 力.当两点电荷发生运动时，由库仑定律所预言的相互作用力应该进行修改.但以 后会知道，只要它们运动的速度远低于光速，这一修改可以忽略.
()电力距离平方反比律与光子静止质量是否为零有密切的关系.近代观 点认为，各种相互作用都通过某种粒子来传递，其中电磁相互作用就是通过光子来 传递的.如果电力相对距离平方反比律出现偏差，将导致犿7关0.现有的物理理论 均以m7 = 0为前提.犿7取非零值，即便十分微小，也会给物理学带来一系列原则问 题:电磁场的规范不变性将被破坏;光子偏振态将发生变化;黑体辐射公式要修改; 会出现真空色散，即不同频率的光波在真空中的传播速度不同，从而破坏光速不变 等.总之，“后果”是十分严重的1.
1.3叠加原理
1.3.1叠加原理的数学表述
实验证明，两个静止点电荷之间的相互作用力不因第三个静止点电荷的存在 而改变；由犖个静止点电荷1，％，％，犖组成的系统，作用到静止点电 荷％上的库仑力可以表为
1 犖 狇
犉=j1狇 2 ]—犻—^ (狉一狉） (1* 3. 1)
4丌£0。2 I狉一狉犻I3
这就是叠加原理.式中，狉为狇的位置矢量，狉为狇的位置矢量.注意，这里的求和 是矢量叠加.
1 .3.2带电体系对静止点电荷的作用力
叠加原理不难由点电荷系统推广到有一定大小的带电体的情况.设想把带电 体分割为许多称为“电荷元”的小部分，在分析它们各自对点电荷狇。的作用时，均 可当作点电荷处理.这样，整个带电体就与一点电荷系统等效.
为求出各个电荷元的电量，需要引入电荷密度的概念.为此，设电荷元的体积 为AV，电量为A狇定义
Pe = % d. 3* 2)
称&为体电荷密度，它表示单位体积的电量.注意AV的尺度应远大于带电体中 微观带电粒子间的平均距离，但远小于电荷分布的非均勻尺度(在该尺度上，体电
1有关光子静止质量问题的讨论参见:陈秉乾，舒幼生，胡望雨.电磁学专题研究.北京:高等教育出版 社，2001，562 ?568.
前言/序言
2008年这套丛书正式出版，至今使用已五年，回想当初编书动机，有一点值得一提.我初到中国科学技术大学理学院担任院长，一次拜访吴杭生先生，向他问起科大的特点在哪里，他回答在于它的本科教学，数理基础课教得认真，学生学得努力，特别体现在十年CUSPEA考试（中美联合招收赴美攻读物理博士生考试）中，科大学生表现突出.接着谈起一所大学对社会最重要的贡献是什么，他认为是培养出优秀的学生，当前特别是培养出优秀的本科生.这次交谈给了我很深的印象和启示.后来一些参加过CUSPEA教学的老教师向我提出，编一套科大物理类本科生物理教材，我便欣然同意，并且在大家一致的请求下担任了主编.我的期望是，通过编写这套丛书将CUSPEA教学的一些成果能保留下来，进而发扬光大.
应该说这套书是在十年CUSPEA班的教学内容与经验基础上发展出来的，它所涵盖的内容有相当的深度与广度，系统性与科学的严谨性突出；另外，注重了普通物理与理论物理的关联与融合、各本书物理内容的相互呼应.但是，使用了五年后，经过教师的教学实践与学生的互动，发现了一些不尽如人意的地方和错误，这次能纳入“‘十二五’普通高等教育本科国家级规划教材”是个很好的修改机会，同时大家也同意出版配套的习题解答，也许更便于校内外的教师选用.为大学本科生教学做一点贡献是我们的责任，也是我们的荣幸.盼望更多的使用本套书的老师和同学提出宝贵建议.
用户评价
这本书，我拿到手里的时候，就有一种沉甸甸的实在感，封面设计简洁大气，黑白相间的底色搭配烫金的书名，透着一股严谨和厚重。我是一位光学专业的学生，虽然电磁学和电动力学并非我研究的主攻方向，但在学习过程中，它们的重要性不言而喻，几乎贯穿了整个学科的理论基础。拿到这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，我最先关注的就是它的内容编排和逻辑性。翻开目录，可以看到它从最基础的静电场开始，逐步深入到静磁场、电磁感应，再到麦克斯韦方程组的推导和阐释。这种循序渐进的讲解方式，对于初学者来说非常友好，能够帮助建立起清晰的知识体系。书中对一些经典实验的描述也很到位，比如法拉第的感应实验，通过文字和插图，能够清晰地勾勒出实验的原理和过程，让我能够更直观地理解抽象的理论。更让我惊喜的是，书中还包含了一些对近代物理背景的介绍，比如电磁波的发现对物理学发展的深远影响，以及它与量子力学之间的联系。这使得学习过程不再是枯燥的公式推导，而是与物理学的宏大图景相呼应，激发了我的求知欲。我特别喜欢它在讲解某些概念时，会引入一些生活中的例子，比如静电的产生和应用，或者电动机的工作原理。这些贴近生活的例子，能够有效地将抽象的物理概念具象化，让我更容易理解和记忆。比如在讲到电场线和磁感线时，书中不仅仅给出了定义和性质，还用了一些生动的比喻，让这些看不见的力线变得仿佛触手可及。书中的公式推导过程也相当详尽，每一步都有清晰的解释，不会让人感到突兀。即使是一些比较复杂的数学变换，作者也给出了详细的步骤，让我能够理解其推导的逻辑。对于我这样的非物理专业学生来说，这一点尤为重要，因为我可以根据自己的理解程度，选择性地深入研读。而且，书中的插图质量很高，不仅仅是示意图，还有一些精美的图表，能够清晰地展示物理量的分布和变化趋势，大大增强了理解的效率。总而言之，这本书给我留下了深刻的印象，它既有扎实的理论基础，又不乏生动有趣的讲解方式，是一本值得反复阅读的优秀教材。
评分我一直认为，一个优秀的物理学家，不仅要有扎实的理论功底，更要有敏锐的洞察力和创新的精神。而这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，正是培养这些素质的绝佳教材。它不仅仅是知识的传递，更是思维的启迪。书的开篇，就以一种极具启发性的方式，引导读者去思考电荷之间的相互作用。作者并没有急于给出复杂的数学公式，而是通过对实验现象的描述，以及对物理概念的深入剖析，让读者逐渐理解电场和磁场的本质。我尤其欣赏书中对“势”的讲解。从电势能到电势，再到标势和矢势，作者循序渐进，将抽象的能量概念转化为直观的场分布，让我能够更好地理解电荷的运动和能量的传递。书中的数学推导，虽然严谨，但却充满了物理的直觉。作者能够巧妙地运用各种数学工具，将复杂的物理问题转化为简明的数学方程，并通过逻辑推理，得出令人信服的结论。我曾为求解磁场的分布问题而头疼，但通过学习书中对磁矢量势的详细讲解，我掌握了系统性的解题方法，这极大地提升了我的解题能力。让我惊喜的是，书中还对电磁场的能量和动量进行了深入的探讨。通过对 Poynting 矢量和电磁应力张量的讲解，我才真正理解了电磁场在能量传递和动量交换中所扮演的重要角色。这让我看到了电磁场并非仅仅是描述力的工具，它本身也具有能量和动量，是构成物质世界的重要组成部分。总而言之，这是一本能够引领读者进入电磁学殿堂的杰作，它不仅传授了知识，更培养了读者的物理思维，是值得反复品读的经典之作。
评分我一直认为，一本好的物理学教材，应该是能够激发读者的好奇心，并且引导他们去独立思考的。这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，恰恰做到了这一点。它不仅仅是知识的罗列，更是对物理思想的深入探讨。书的开篇，就以一种极具启发性的方式，引导读者去思考电荷之间的相互作用。作者并没有急于给出复杂的数学公式，而是通过对实验现象的描述，以及对物理概念的深入剖析，让读者逐渐理解电场和磁场的本质。我尤其欣赏书中对“场”的讲解。它不仅仅是一个抽象的数学概念，而是通过对电场线、磁感线以及势的深入讲解，让我能够直观地感受到电荷和电流对周围空间的影响。书中的数学推导，每一步都逻辑严谨，并且充满了物理直觉。作者能够巧妙地运用微积分和向量分析，将复杂的物理问题转化为简明的数学方程。我曾在学习积分和微分方程时遇到困难，但通过书中对这些数学工具在电磁学中的实际应用，我才真正体会到它们的强大力量。让我印象深刻的是，书中对电磁波的产生和传播的讲解。从电磁场的时空演化，到电磁波的传播速度和性质，作者层层深入，最终构建了一个完整的电磁波理论体系。这让我看到了电磁学从静态到动态的飞跃，也为我理解光、无线电等现象提供了坚实的理论基础。总而言之，这是一本将理论深度与教学艺术完美结合的杰作，它用严谨的学术内容和生动的讲解方式，让我看到了电磁学世界的宏伟与壮丽，也激发了我继续探索物理学奥秘的热情。
评分我是一名对物理学，尤其是对宏观现象背后的微观规律充满好奇的爱好者。之前，我读过一些关于物理学的科普读物，但总觉得有些浅尝辄止，难以深入。直到我接触到这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，我才真正感受到了物理学严谨而迷人的魅力。这本书的开篇，就如同一个精心设计的引子，将我迅速带入了电磁学的世界。从点电荷之间的相互作用，到连续电荷分布的场强计算，作者运用了大量的数学工具，但却丝毫不显得枯燥。相反，每一个公式的推导，每一次积分的计算，都让我感受到物理学家们严谨的逻辑和对自然规律的深刻洞察。我尤其欣赏书中对“势”的讲解。从电势能到电势，作者通过类比和形象的比喻，将抽象的能量概念具象化，让我能够更直观地理解电场对物体做功的能力。在讲解磁场时，书中对安培定律的详细推导，以及对磁矢量势的引入，都让我对磁场的性质有了更深入的认识。我曾为一些复杂的磁场问题而烦恼，但通过学习这本书，我掌握了运用磁矢量势来解决问题的系统方法，这无疑极大地提升了我的解题能力。让我惊喜的是，书中还对电磁场的能量和动量进行了深入的探讨。通过对 Poynting 矢量和电磁应力张量的讲解，我才真正理解了电磁场在能量传递和动量交换中所扮演的重要角色。这让我看到了电磁场并非仅仅是描述力的工具，它本身也具有能量和动量，是构成物质世界的重要组成部分。这本书不仅是一本教科书，更是一位引人入胜的老师，它用严谨的语言，深邃的洞察，让我看到了电磁学世界的宏伟与壮丽，也激发了我继续探索物理学奥秘的热情。
评分我是一名对理论物理充满热情的学生，在学习过程中，我始终追求的是对物理概念的深刻理解，而非表面上的公式记忆。这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，以其严谨的学术态度和深入浅出的讲解方式，完美地满足了我的这一需求。我尤其欣赏书中对物理概念的溯源和演进的阐释。它不仅仅是给出定义和公式，而是会追溯这些概念的产生背景，以及它们是如何在科学家的探索中逐渐完善和发展的。比如，在讲解电荷守恒定律时，书中会回顾早期关于电荷量的一些实验和猜想，然后引出守恒定律的最终确立。这种历史性的视角，让我能够更好地理解这些基本定律的意义和重要性。书中的数学推导，虽然复杂，但作者却能够用一种清晰的逻辑，将每一步都解释得明明白白。我曾在学习高斯定理和安培环路定理时，对它们的适用范围和物理意义感到困惑，但在这本书中，通过大量的实例分析和图示说明，我才真正理解了它们的本质。让我惊喜的是，书中还对电磁场的能量密度和动量密度进行了深入的探讨。通过对 Poynting 矢量的推导和解释，我才明白电磁场是如何传递能量的，以及电磁波是如何携带动量的。这为我理解光压等现象提供了坚实的理论基础。书中的附录部分，对于一些高级数学工具的介绍，以及一些拓展性物理内容的讨论，都对我非常有启发。它们不仅巩固了我对基础知识的理解，也为我今后的进一步学习指明了方向。总而言之，这是一本能够引领读者深入探究电磁学世界的宝贵著作，它用严谨的学术内容和深刻的物理洞察，为我打开了通往更广阔物理学领域的大门。
评分一直以来，我对电磁学这个领域，都充满了敬畏之情。它既是物理学的基石，又是现代科技的驱动力。但由于其理论的抽象性和数学的复杂性，我常常感到难以入手。这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，则像一位经验丰富的向导，用它清晰的思路和详实的讲解，为我扫清了前行的障碍。我首先被它严谨的结构所吸引。从静电学开始，到静磁学，再到电磁感应，最终汇聚于麦克斯韦方程组，整个知识体系的构建，犹如一座宏伟的建筑，层层递进，稳固无比。我尤其欣赏书中对“场”的描述。它不仅仅是抽象的数学概念，而是通过对电场线、磁感线以及势的深入讲解，让我能够直观地感受到电荷和电流对周围空间的影响。书中的数学推导，每一步都逻辑严谨，并且充满了物理直觉。作者能够巧妙地运用微积分和向量分析，将复杂的物理问题转化为简明的数学方程。我曾在学习积分和微分方程时遇到困难，但通过书中对这些数学工具在电磁学中的实际应用，我才真正体会到它们的强大力量。让我印象深刻的是，书中对电磁波的产生和传播的讲解。从电磁场的时空演化，到电磁波的传播速度和性质，作者层层深入，最终构建了一个完整的电磁波理论体系。这让我看到了电磁学从静态到动态的飞跃，也为我理解光、无线电等现象提供了坚实的理论基础。总而言之，这是一本将理论深度与教学艺术完美结合的杰作，它用严谨的学术内容和生动的讲解方式，让我看到了电磁学世界的宏伟与壮丽，也激发了我继续探索物理学奥秘的热情。
评分在接触这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》之前，我对电磁学这个领域，一直有着一种既熟悉又陌生的感觉。熟悉，是因为我们在日常生活中无时无刻不接触到电磁现象，而陌生，则是因为其背后深奥的理论体系，常常让人望而却步。这本书的出现，彻底改变了我对电磁学的看法。它就像一位耐心细致的向导，带领我一步步地探索电磁世界的奇妙。从静电学的基本定律开始，到电容、电感等基本元件的性质，再到电场和磁场的相互转化，作者用一种条理清晰、逻辑严谨的方式，将这些概念层层剥开，展现在我面前。我尤其喜欢书中对“势”的概念的讲解。从电势能到电势，再到标势和矢势，作者循序渐进，将抽象的能量概念转化为直观的场分布，让我能够更好地理解电荷的运动和能量的传递。书中的数学推导，虽然涉及一些高深的微积分和向量分析，但作者总是能够给出详细的步骤，并对每一个数学公式的物理意义进行深刻的解读。我曾经在学习散度和旋度时感到头疼，但在这本书中，通过对电场和磁场散度和旋度的具体应用，我才真正理解了它们的几何意义和物理内涵。让我印象深刻的是，书中对电磁波的产生和传播的讲解。从麦克斯韦方程组出发，到电磁波的性质，再到电磁波的能量和动量，作者层层推进，构建了一个完整的理论体系。这让我看到了电磁学从静态到动态的演变，也为我理解光波、无线电波等现象提供了坚实的理论基础。总的来说，这本书不仅是一本教材，更是一份对电磁学深刻理解的指南，它用严谨的学术态度和生动的讲解方式，为我打开了通往更广阔物理世界的大门。
评分我一直认为，物理学知识的学习，最忌讳的就是死记硬背，而应该注重理解其背后的逻辑和思想。这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，恰恰满足了我的这一需求。它不是简单地罗列公式和定理，而是通过对每一个概念的深入剖析，以及对每一个推导过程的详细阐释，引导读者去理解电磁学体系的内在逻辑。书的开篇，从静电场的概念讲起，作者并没有急于给出复杂的数学公式，而是先从直观的电荷相互作用入手，然后逐步引入电场强度、电势等概念。我特别欣赏书中对“场”的讲解。它并非一个抽象的数学概念，而是通过对电场线和磁感线的可视化描述，以及对高斯定理和安培环路定理的深刻解读，让我能够深刻地理解场是如何描述电荷和电流对周围空间的影响的。书中的数学推导，虽然严谨，但却充满了智慧。作者能够巧妙地运用各种数学工具，将复杂的物理问题转化为简单的代数方程，然后通过逻辑推理，得出令人信服的结论。我曾为求解电容器的电容问题而苦恼，但通过书中对不同形状导体电容的详细计算，我掌握了系统性的解题方法，并对电容这个概念有了更深刻的理解。让我印象深刻的是，书中对时变电磁场和电磁波的讲解。从法拉第电磁感应定律到麦克斯韦方程组的统一，作者用一种极具历史感的叙述方式，将这些伟大的物理定律的发展脉络展现在我面前。这让我看到了科学研究的艰辛和伟大，也为我理解电磁波的产生和传播打下了坚实的理论基础。总之，这是一本能够真正激发读者对物理学产生兴趣的教材，它不仅传授了知识，更培养了读者的独立思考能力和科学探究精神。
评分我一直认为，一本好的教材，不仅仅是知识的传授，更应该是一种思维方式的启迪。而这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》，无疑做到了这一点。我来自一个非物理相关专业，但在一些交叉学科的学习中，电磁学作为基础理论，其重要性不言而喻。因此，我尝试着从零开始，一点点地啃读这本书。书中的语言风格非常严谨，但又不失亲切。它不会为了追求深奥而故弄玄虚，而是用一种清晰、准确的语言，将复杂的物理概念娓娓道来。我特别欣赏它对物理史实的引用，比如在讲解法拉第定律时，书中会简要介绍法拉第的生平及其发现过程，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我能够更好地理解科学发现的艰辛和伟大。书中的公式推导，每一步都经过了深思熟虑，作者仿佛能够预见到我可能遇到的困惑，并提前给予解答。我曾经在学习电磁感应时，对感应电动势的方向问题感到困惑，而书中通过楞次定律的详细讲解，并辅以大量的实例分析，让我茅塞顿开。此外，书中对于不同参考系下电磁学规律的讨论，也让我受益匪浅。它不仅仅局限于惯性参考系，还为我们打开了相对论电动力学的大门，让我看到了电磁学与相对论的深刻联系。这一点对于我理解一些更前沿的物理问题，起到了关键性的作用。书中的附录部分也极具价值，里面包含了许多重要的数学工具和概念的复习，以及一些拓展性内容的介绍。这对于我这样的非专业读者来说，无疑是雪中送炭。总而言之，这是一本能够引领读者进入电磁学殿堂的杰作，它不仅传授了知识，更培养了读者的物理思维，是值得反复品读的经典之作。
评分这本书就像一个经验丰富的老教授，用他温和而坚定的声音，一点点地为你揭示电磁世界的奥秘。我一直对电磁现象充满了好奇，从儿时玩过的磁铁，到生活中无处不在的电流，它们背后蕴含着怎样的规律？怀揣着这样的疑问，我翻开了这本《电磁学与电动力学（上册）（第二版）》。书的开篇，从库仑定律讲起，将抽象的电荷之间的作用力，通过公式和图示，变得清晰可见。我尤其欣赏它对“场”这个概念的引入和阐释。从电场到磁场，再到电磁场，作者层层递进，将原本独立的概念巧妙地联系在一起，构建起一个宏大而统一的物理框架。书中对高斯定理、安培环路定理等经典定理的推导，清晰得如同数学证明一般，每一个公式的由来，每一个变量的意义，都得到了细致的讲解。我曾多次在其他书籍中遇到这些定理，但总感觉理解不够透彻，而在这本书中，我仿佛看到了它们诞生的过程，它们的内在逻辑变得无比清晰。书中的例题设计也十分巧妙，涵盖了各种典型场景，从简单的点电荷电场分布，到复杂的导体带电体的电势计算，再到电磁波的传播，应有尽有。每一个例题的解法都详细到令人发指，让我能够一步一步地模仿和学习。尤其是一些涉及复杂几何形状的问题，作者能够巧妙地运用数学工具，将问题简化，最终得出令人满意的结果。这让我深刻体会到数学在物理学中的强大力量。我特别喜欢书中对物理概念的引申和拓展，比如在讲解电磁场与物质相互作用时，书中会涉及到介质的极化、磁化等概念，并将这些概念与宏观的电磁现象联系起来。这让我看到了理论的深度和广度，也为我今后进一步的学习打下了坚实的基础。总的来说，这是一本内容扎实、讲解透彻、例题丰富的经典著作，对于任何想要深入理解电磁学与电动力学的人来说，都是不可多得的宝藏。
评分这些书加到购物车好久了，刚好有活动，果断下单，唯一遗憾的就是有一本书被折烂了，强迫症的人肯定会不舒服。
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评分习题集，买了练练手，哈哈哈
评分上下册一起买的，印刷很好
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评分知识点还算全面，学习起来也还比较轻松。
评分网上买书很方便了，价格实惠。
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