《电动力学》课程教学资源（书籍教材）电动力学PDF电子版（西安交通大学出版社，吴寿锽著）

电动力学高等学校教学用书吴寿主编丁士章西安交通大学出版社

0115605科工学锁802200366739高等学校教学用书电动力学吴寿丁士章主编书茂西安交通大学出版社

电动力学丁士章主编吴寿键责任编辑李亚东+西安交通大学出版社出版（西安市咸宁路28号）西安交通大学出版社印刷厂印装各地新华书店经售陕西省新华书店发行*字数：317千字印张12.51/92开本850×11681988年6月第1次印刷1988年1月第1版1-5000印数：定价：2.60元ISBN7-6605-0091-9/O.16

编者的话电动力学是物理类备专业的重要基础理论课。编出一本深浅繁简比较适当，较能反映这一领域内教学与科研成果，易教易学的好教材，是一件极有意义的工作。编者们希望通过这本书的出版，能对电动力学教材的建设作出微薄的献。在编写中，我们力图讲清主要的基本概念，把物理概念与数学工真的使用较好地结合起来，并尽量使教材正文内容与习题较好地“配套”，以便于教学。书中附有A、B两组习题和答案。对多数学生可只做A组习题，对于要求较高的学生可做两组习题。对个别章节，我们采取了一些尝试性的写法，效果如何，有待进一步教学实践的检验。本书有较广的适用面。只要适当掌握有号章节的取舍，以及选做习题的份量和难度，就可适用于重点院校和般院校，适用于综合大学、理工科大学和师范院校。为了帮助学生较好地掌握和运用矢量分析、张量运算等对电动力学十分重要的数学工具，本书编入了较多的数学附录。编者还建议来用这本教材的学生选择若于典型的定理或关系式进行推导和演算，以便比较热练地掌握这些数学工具。本书是据根1980年高等学校理科物理教材编审委员会审订的电动力学教学大纲编写的，具体编写中的重要问题均由本书编委会集体讨论决定。编委会成员还分别提供了自已多年使用的讲义、教学指导书等资料，并且分工编写了本书的初稿。编委会成员（按姓氏笔划为序）有：丁士章（主编，第、二章）、王勤诚（第五章）、析止大（附录）、吴寿锽（主编、第六章、附录）、I

李英华（第六章）、张维（第二章）、陈琪兮（第二章）、俞文光（第四、五章）、虞炎华（第七章）、食养正（第章），初稿写出后，由昊寿锽、丁士章、俞文光负责统稿。吕学光、张炎勋也参加了编写过程中的许多工作。全书经西安交通大学赵富鑫教授详细审阅并提出了许多宝贵的修改意见。由于水平与时间所限，这本教材肯定还有不少疏漏以至错误。编者们将继续进行修订，使它的质量得以逐步提高。在这过程中，度心希望得到读者们的批评指正。编者1988年1月

引言自然界中的基本相互作用，可以分为四大类：（1）引力相互作：（2）电磁相互作用，3）剪相互作用：（4强相互作用。电慈相互作用即为带电粒子与电磁场的相互作用，它的强度弱于强相互作用，加强子弱相五作用和引力相年作用。电动力学是在电磁学的基础上，进一步系统地研究电磁场的基本属性、它的运动规律以及它和带电物质之间的相互作用。电动力学是人类对电磁现象长期进行观察、实验和在生产实践的基础心生、发展起来的。13世纪以前，人们对电磁现象的认识仪仅是孤立地观察电作用和磁作用的现象，还谈不上有什么系统研究。直到16世纪，出于航海、军了等实际需要，促进了人们对电磁现象的研究。促这个阶段的研究基本上属于对宏观电磁现象进行某些定性总结，所用方法还比较原始。到18世纪中叶以后，资本主义在欧洲进一一步巩固和发展，生产上由场手工业向机器工业过渡，为电磁学的研究提供了必要的物质条件和提出了急需解决的研究课题。1785年法国物理学家库仑利用测量仪器对带电体之间的相互相用，作了定量的测量，建立了著名的库仑定律，开创了用近代的科研方法研究电磁现象的途径，促进了电磁学的发殿。以后，人们系统研究了静电和静磁现象，总结出了些实验定律。1820年7月21H，丹麦物理学家奥斯特发表了关于磁针上电流碰撞的实验的论文，发现了电流磁效应。1831年8月26日，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，1851年建立了电磁感应定律的数学表达式。法拉第还提出了场的概念，为建立电磁场的数学理论提供了物理依据。英国数学物理学家麦克IV

斯韦系统地总结了自1785年以来的电磁学实验和有关定律，在法拉第提出的场的物理观念基础上，于1862年提出位移电流”的新概念，终于在1864年把电磁学规律统-一起来，成为麦克斯韦方程组。它的原始形式有20个变量，20个方程，其中包括现在已不作为电磁场基本方程的公式，如库仑定律、欧姆定律、安培定律、毕奥一沙伐尔定律、位移电流、电流连续性方程等。麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在。直到1888年，德国物理学家赫兹在实验中发现了电磁波，证实了麦克斯韦理论的正确性，并于1890年把麦克斯韦方程组的原来形式，改造成为现在的通用形式。电磁波的发现和现代无线电技术的广泛应用，进一步丰富了电磁场论，使我们对电磁场的认识有了坚实基础。在麦克斯韦方程组建立以后，经典电动力学的基本理论已达到完整境地。是，人们对电磁场本质的认识却仍然包含君很大错误，即把电磁场理解为某种“绝对静止地充满整个间的，类假了弹性介质的以太”的运动形态。低在对运动介质中电磁现象的进一步研究中，表明了这种理论存在的根本困难。1905年爱因斯否定了“以太”理论，提出了真空中光速不变和狭义相对性假设，建立了狭义相对论，使电动力学在新的时空理论基础上，发展成为完整的，适用于任何惯性系的理论。狭义相对论是现代物理学发展的重要基础理论之一一，对物理学的发展具有深远的影响。本世纪20年代，第子力学建立以后，电动力学文与量子理论结合起来，成为量子电动力学，成为研究微观世界电磁现象的有力工具。近年来的进一步研究，文发现了电磁相互作用与弱相互作用在本质上是统的，建立了弱电统一理论，并得到了实验的初步证实。有关问题是现代物理学研究的重点之一，在本课程中将不详细讨论。电动力学和获义相对论，是组成本课程的满个独立面又相关V

的部分。学习本课程的目的主要是：1掌握电磁场的基本属性和它的运动规律，加深对电磁场本质的认识，（2）掌握分析和处理电磁场基本问题的能力，为今后学习和科学研究打好基础；（3）通过狭义相对论的学习，加深理解电磁场的本质和辩证唯物主义的时空观。VI

目录引言第一童电动力学基本方程81库仑定律静电场的散度和旋度：82.11毕奥-沙伐尔定律静磁场的散度和旋度$3..21麦克斯书方程组，34.27介质中的麦克斯书方程组35....39电磁场的边值关系.44习题第二章静电场.49$1静电场的标势及其微分方程82.58分离变鼠法83电像法·...6884.75格林函数法·85电多极矩...80习题.94第三章静磁场105$1失势及其微分方程82117磁标势与磁像法53128磁多极矩磁场能量*34138超导体的电磁性质145习题第四章电磁波的辐射$1154迅变场的势及达朗伯方程16332电悠场和电系经的能转化导守恒定律1

，169$3电偶极辐射84182多极辐射*05187半波型天线的辐射·19386电磁场动量，201习题四第五章电磁波的传播206$1电磁波在导电介质中的基本方程·-212$2电磁波在介质表面的反射和折射22183电磁波在导体表面的反射和折射84227矩形波导.35237无线电波的传播243习题五第六章狭义相对论247$1狭义相对论建立的历史背景?82251狭义相对论的基本原理·25683狭义相对论的时空理论269$4闵可夫斯基空间四维张量85278电动力学的四维协变形式6291相对论力学.300习题六第七章带电粒子和电磁场的相互作用$1311任意运动带电粒子产生的电磁场·*2337切伦柯夫辐射$3.344带电粒子的场对粒子自身的反作用…357习题七附录 I363失量分析附录Ⅱ张运算·，371374附录亚拉普拉斯方程的通解Ⅱ