电动力学(第2版·微课视频版)

第1章矢量分析 1.1矢量的代数运算 1.1.1标量、矢量 1.1.2矢量的加减和数乘 1.1.3标量积、矢量积、混合积 1.1.4标量场、矢量场 1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度 1.2.1标量场的方向导数和梯度 1.2.2矢量场的通量和散度 1.2.3矢量场的环量和旋度 1.2.4微分算子 1.3矢量积分定理 1.3.1高斯散度定理 1.3.2斯托克斯定理 1.3.3格林定理 1.3.4亥姆霍兹定理 1.4三种常用坐标系 1.4.1坐标变量和基本单位矢量 1.4.2坐标变量之间的关系 1.4.3基本单位矢量之间的关系 1.4.4不同坐标系之间的矢量转换 1.4.5三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯运算表达式 1.5并矢与张量 1.5.1并矢与张量的概念 1.5.2张量的运算 *1.6思政教育： 工欲善其事，必先利其器 本章小结 习题1 第2章电磁现象的基本规律 2.1静电场的基本规律 2.1.1库仑定律 2.1.2电场强度 2.1.3高斯定理和电场的散度 2.1.4静电场的环量定理和旋度 2.2静磁场的基本规律 2.2.1电流与电流密度 2.2.2电荷守恒定律——电流连续性方程 2.2.3安培定律——磁感应强度 2.2.4静磁场的通量和散度 2.2.5静磁场的环量和旋度 2.3介质的电磁性质 2.3.1介质的极化 2.3.2电位移矢量 2.3.3介质的磁化 2.3.4磁场强度 2.4麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式 2.4.1电磁感应定律 2.4.2位移电流和全电流定律 2.4.3麦克斯韦方程组 2.4.4洛伦兹力公式 *2.4.5麦克斯韦方程组的空间协变性与应用简介 2.5电磁场的边值关系 2.5.1一般情形下电磁场的边值关系 2.5.2理想介质间电磁场的边值关系 2.5.3介质与导体间电磁场的边值关系 *2.5.4等效介质公式 2.6电磁场的能量和能流 2.6.1电磁场的能量守恒定律 2.6.2电磁场能流密度的表达式 2.6.3电磁能量的传输 2.7电磁场的动量 2.7.1电磁场的动量守恒定律 2.7.2电磁场的动量密度、动量流密度 *2.8思政教育： 电磁的对立统一 本章小结 习题2 第3章静电场 3.1静电场的基本方程及边值关系 3.1.1静电场的基本方程 3.1.2标势的微分方程 3.1.3边值关系 3.1.4静电场的能量 3.2静电场的定解问题、唯一性定理 3.2.1静电场定解问题的描述 3.2.2静电场定解问题的常用解法 3.2.3静电场的唯一性定理 3.3分离变量法 3.3.1球坐标系中的分离变量法 3.3.2圆柱坐标系中的分离变量法 3.4镜像法 3.4.1镜像法的基本原理 3.4.2导体平面的镜像 3.4.3导体球面的镜像 *3.4.4介质平面的镜像 3.5格林函数法 3.5.1δ函数的定义及主要性质 3.5.2格林函数 3.5.3格林函数法 3.6电多极矩法 3.6.1电势的多级展开 3.6.2电多极矩 *3.6.3小区域内电荷体系在外电场的能量 *3.7科技前沿——静电隐形衣 *3.8思政教育： 静电场定解问题的哲学思想 本章小结 习题3 第4章静磁场 4.1静磁场的基本方程及边值关系 4.1.1静磁场的基本方程 4.1.2磁矢势及微分方程 4.1.3边值关系 4.1.4静磁场能量 *4.1.5AB效应 4.2磁标势及定解问题 4.2.1磁标势 4.2.2磁标势的微分方程 4.2.3磁标势的边值关系 4.3磁多极矩 4.3.1矢势的多极展开 4.3.2磁偶极矩的场和磁标势 4.3.3小区域内电流分布在外磁场的能量 *4.4超导体的电磁特性 4.4.1零电阻现象和完全抗磁性现象 4.4.2超导体中电磁场基本方程 4.4.3超导体的应用 *4.5科技前沿： 静磁场诱导的低维材料量子磁输运 *4.6思政教育： 静态场中的对称性思想 本章小结 习题4 第5章电磁波的辐射 5.1电磁场的矢势和标势 5.1.1用势描述电磁场 5.1.2规范变换和规范不变性 5.1.3达朗贝尔方程 5.2推迟势 5.2.1达朗贝尔方程的解——推迟势 5.2.2推迟势的物理意义 5.3偶极子辐射 5.3.1辐射场的一般公式 *5.3.2推迟势的多极展开 5.3.3电偶极辐射和磁偶极辐射 5.3.4辐射能流角分布——方向性函数 5.3.5辐射功率、辐射电阻 5.4电四极辐射 5.4.1高频电流分布的电四极矩 5.4.2电四极辐射 5.5天线辐射 5.5.1天线上的电流分布 5.5.2短天线的辐射 5.5.3半波天线 5.5.4天线阵 *5.6电磁波的衍射 5.6.1衍射问题 5.6.2基尔霍夫公式 5.6.3小孔衍射 *5.7科技前沿1： 散射相消原理及应用 *5.8科技前沿2： 低维材料电磁波辐射下的非线性效应 *5.9思政教育： 团体精神、“抓大放小”思想 本章小结 习题5 第6章电磁波的传播 6.1平面电磁波在理想介质中的传播 6.1.1理想介质中电磁波的波动方程及其解 6.1.2平面电磁波的传播特性 6.1.3电磁波的极化 6.1.4均匀平面电磁波的主要性质 6.1.5双负电磁参数介质中的均匀平面电磁波 6.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播 6.2.1有耗介质中的电磁参数 6.2.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播 6.2.3导电介质中传播的均匀平面波 6.2.4趋肤效应和穿透深度 6.3平面电磁波在介质分界面上的反射与折射 6.3.1反射定律与折射定律 6.3.2反射系数和透射系数(菲涅耳公式) 6.3.3全反射 6.3.4正入射 *6.3.5负折射和零折射 6.4电磁波在导体表面上的反射与折射 6.4.1斜入射和正入射 6.4.2驻波 *6.4.3金属界面的表面波： SPP 6.5波导和谐振腔 6.5.1高频电磁能量的传输 6.5.2金属导体的边界条件 6.5.3矩形波导中的电磁波 6.5.4谐振腔 *6.6科技前沿1： 零折射率超材料波导加载系统中电磁波的传播特性 6.6.1模型及理论推导 6.6.2仿真及分析 *6.7科技前沿2： 左手材料的奇异特性 6.7.1左手材料的基本特性 6.7.2左手材料的实现 6.7.3左手材料的应用领域 *6.8科技前沿3： 光子晶体 6.8.1电磁波通过多层介质的反射与透射 6.8.2一维光子晶体中的布洛赫波及其能带结构 6.8.3光子晶体的应用 *6.9思政教育： “左手材料”的实现带给我们的启示 本章小结 习题6 第7章运动系统的电磁场 7.1洛伦兹变换 7.1.1狭义相对论的实验基础 7.1.2狭义相对论的两个基本假设 7.1.3洛伦兹变换 7.2狭义相对论的时空理论 7.2.1四维间隔不变性 7.2.2闵可夫斯基四维空间 7.2.3狭义相对论的几个重要结论 7.2.4速度变换公式 7.3电磁理论的相对论不变性 7.3.1电荷守恒定律的四维形式 7.3.2达朗贝尔方程和洛伦兹条件的四维形式 7.3.3电磁场张量及电磁场变换 7.3.4电磁场的内在联系 *7.4相对论力学 7.4.1四维动量矢量 7.4.2静止质量和运动质量 7.4.3质能关系式 7.4.4相对论力学方程 7.4.5电磁场的物质性和经典电磁理论的适用范围 7.4.6经典电动力学的局限性 *7.5运动带电粒子的势和辐射电磁波 7.5.1任意运动带电粒子的势 7.5.2偶极辐射 7.5.3任意运动带电粒子的电磁场 *7.6高速运动带电粒子的辐射 7.6.1高速运动带电粒子的辐射功率 7.6.2角分布 *7.7科技前沿： 相对论性费米子体系量子输运的电磁场调控 *7.8思政教育： 科学精神——近代物理建立给我们的启示 本章小结 习题7 部分习题参考答案 附录 参考文献