新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))(第二版)
定 價(jià):35 元
叢書名:普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材
- 作者:王少杰,顧牡,吳天剛主編
- 出版時(shí)間:2014/8/1
- ISBN:9787030415301
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:O4
- 頁碼:268
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16K
《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材,2009年被教育部列為普通高等教育精品教材.《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》依照教育部最新頒布的大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求編寫,《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》系統(tǒng)闡述了大學(xué)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法,并融入作者多年教學(xué)經(jīng)歷所積累的成功經(jīng)驗(yàn).編寫理念上,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生物理思想和物理方法;內(nèi)容選取上,根據(jù)“保證寬度、加強(qiáng)近代、聯(lián)系實(shí)際、涉及前沿”的原則,強(qiáng)調(diào)精煉適當(dāng);編寫風(fēng)格上,力求深入淺出、簡(jiǎn)潔流暢.考慮當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)特點(diǎn),《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》配備了習(xí)題分析與解答,學(xué)習(xí)指導(dǎo)與能力訓(xùn)練以及電子教案等資源,以備選用.《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》分兩冊(cè),上冊(cè)包括力學(xué)篇,機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波篇和熱學(xué)篇;下冊(cè)包括電磁學(xué)篇,光學(xué)篇和量子物理基礎(chǔ)篇.值得一提的是,《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》在有關(guān)章節(jié)中適當(dāng)引入計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用案例,以引導(dǎo)學(xué)生自主式、研究式學(xué)習(xí),以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;同時(shí)在《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))》的每章均設(shè)置二維碼,讓學(xué)生自主掃描獲得動(dòng)畫、視頻和演示實(shí)驗(yàn)等資料,從而拓展大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí).
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《新編基礎(chǔ)物理學(xué)(下冊(cè))(第二版)》適合于普通高等學(xué)校工科各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)使用,也可作為教師或相關(guān)人員的參考用書。
第 篇 電 磁 學(xué)
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電磁學(xué) (electromagnetism)主要是研究電荷 (electric charge)、電場(chǎng) (electric field)和磁場(chǎng) (magnetic field)的基本性質(zhì)、基本規(guī)律以及它們之間相互聯(lián)系的科學(xué).電磁運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動(dòng)形式.
在 1820年以前,人們對(duì)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象是分別進(jìn)行研究的,直到丹麥物理學(xué)家奧斯特 (H. C. Oersted,1777~ 1851)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后才結(jié)束了這種狀態(tài). 1831年,英國物理學(xué)家法拉第 (M. Faraday,1791~ 1867)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律,將人類關(guān)于電、磁之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)推到了一個(gè)新階段. 1865年,英國物理學(xué)家麥克斯韋 (J. C. Maxwell,1831~ 1879)在《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》中總結(jié)了前人研究電、磁現(xiàn)象的成果,提出了感生電場(chǎng)和位移電流假說,建立了完整的電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)——麥克斯韋方程組.根據(jù)這個(gè)方程組,麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,并計(jì)算出電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度. 1888年,德國物理學(xué)家赫茲 (H. R. Hertz, 1857~ 1894)從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了電磁波的存在. 100多年來,隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展,人們又從許多方面更加充分地證實(shí)了麥克斯韋方程組的正確性.
目前,電磁學(xué)的發(fā)展有兩個(gè)重要方面:一方面是電磁學(xué)規(guī)律被用來解決各種各樣的實(shí)際問題 .可以毫不夸張地說,當(dāng)代高新技術(shù)和物質(zhì)文明一刻也離不開電磁學(xué)的應(yīng)用.另一方面是理論基礎(chǔ)方面,更深入地研究電磁相互作用,使它成為更普遍的理論. 1967年,溫伯格 (S. Weinberg,1933~ )和薩拉姆 (A. Salam,1926~ )在格拉肖 (S. L. Glashow,1932~ )理論的基礎(chǔ)上,先后提出了電磁相互作用和弱相互作用統(tǒng)一的規(guī)范理論,并為實(shí)驗(yàn)所證實(shí),即電磁相互作用和弱相互作用只是同一種相互作用——電弱相互作用——的兩種表現(xiàn)形式 .物理學(xué)家正試圖找出一個(gè)“超統(tǒng)一理論”,即能理解一切物理現(xiàn)象的基本規(guī)律.這種巨大的綜合性工作,正等待著物理學(xué)家們?nèi)ヌ剿鳎?/span>
非均勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下,受到靜電力而豎起
第9 章電荷與真空 中的靜電場(chǎng)
任何電荷的周圍都存在著電場(chǎng),相對(duì)于觀察者來說靜止的電荷在其周圍激發(fā)的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng).靜電場(chǎng)是電磁學(xué)中首次遇到的一個(gè)矢量場(chǎng),它是研究電磁學(xué)的基礎(chǔ).本章主要研究真空中的靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)與規(guī)律.
電荷 庫侖定律
9.1.1 電荷的量子化
琥珀摩擦后可以吸引小碎紙屑
玻璃棒經(jīng)絲綢摩擦后帶正電,硬橡膠棒由毛皮摩擦后帶負(fù)電
人類認(rèn)識(shí)電現(xiàn)象,開始于對(duì)摩擦起電 (electrification by friction)現(xiàn)象的觀察,中國古書上曾有“琥珀拾芥”的記載,也就是說,經(jīng)過摩擦的琥珀能夠吸引輕小的物體.后來,人們發(fā)現(xiàn)經(jīng)毛皮摩擦過的橡膠棒和經(jīng)絲綢摩擦過的玻璃棒也具有這種性質(zhì),我們說它們帶了電 (electricity),或者說帶有了電荷 (electric charge).美國物理學(xué)家富蘭克林 (B. Franklin, 1706~ 1790)首先以正電荷、負(fù)電荷的名稱來區(qū)分兩種電荷,并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上指出,自然界中只存在正負(fù)兩種電荷,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.帶電的物體稱為帶電體,帶電體所帶電荷的多少叫電量 (electric quantity),用符號(hào) Q或 q表示,在國際單位制中,其單位為庫 [侖 ](C).正電荷的電量取正值,負(fù)電荷的電量取負(fù)值.
實(shí)驗(yàn)還證明,在自然界中,電荷是以一個(gè)基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn)的.目前,我們認(rèn)為電荷的一個(gè)基本單元就是一個(gè)電子所帶電量的絕對(duì)值,常以 e表示.即
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e 1.60210C C
帶電體所帶的電量只能是 q= nen^ 0, 1, 2,
= !!gh.電荷的這種只能取離散的、不連續(xù)的量值的性質(zhì),叫做電荷的量子化 (charge quantization).即物體所帶的電量不可能連續(xù)地取任意量值.
近年來,理論上已提出可能存在更小的電荷單元,即所謂的分?jǐn)?shù)電荷,但實(shí)驗(yàn)上并未發(fā)現(xiàn).由于電子的電量是很小的,而在一般的實(shí)驗(yàn)中,電量的變化都涉及大量電子的遷移,在宏觀上,我們通常近似地認(rèn)為電量可以連續(xù)變化.
9.1.2 電荷守恒定律
大量的實(shí)驗(yàn)表明,一個(gè)孤立系統(tǒng) (即與外界無電荷交換的系統(tǒng) )的總電荷數(shù) (正負(fù)電荷的代數(shù)和 )保持不變,即電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到物體的另一部分,這個(gè)定律稱為電荷守恒定律 (law of conservation of charge).例如,用不帶電的絲綢與玻璃棒摩擦使玻璃棒帶正電,同時(shí)絲綢上必定帶有等量的負(fù)電.摩擦前的絲綢和玻璃棒都不帶電,電荷的代數(shù)和為零,后來,盡管兩者都帶了電,但電荷的代數(shù)和仍為零.電荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一.