电磁场与电磁波导论

本书是普通高等教育“十一五”*规划教材，主要介绍电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本概念、基本方法以及在现实生活中的应用，内容包括电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播、导行电磁波以及谐振器原理等。全书沿着电磁场与电磁波理论和实践发展的历史脉络，将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机结合，同时介绍了电磁场与电磁波在日常生活、经济社会以及科学研究中的广泛应用。书中的大量例题强调了基本概念并说明分析和解决典型问题的方法；每章末的思考题用于测验学生对本章内容的记忆和理解程度；每章的习题可增强学生对于公式中不同物理量的相互关系的理解，同时也可培养学生应用公式分析和解决问题的能力。
　　本书可作为电子信息与电气类专业的本科生教材，也可供其他相关专业教学使用。

第2章　静电场与恒流电场
　　2.1 库仑定律的建立及意义
最早推出电力平方反比律的是普里斯特利（Priestley，1732--1804）。普里斯特利的好友、著名的美国电学家富兰克林（Franklin，1706—1790）曾经观察到放在金属杯中的软木小球不受金属杯上电荷的影响。他把观察到的现象告诉普里斯特利，希望他重新做此实验，并确认这一事实。1766年，普里斯特利做了实验，他使空腔金属容器带电，但发现其内表面却没有电荷，而且金属容器对于放置于其内部的电荷明显没有作用力。他立刻想到这一现象与万有引力的情形非常相似，即放在均匀物质球壳内的物质不会受到来自壳体本身物质的作用力。因此，他猜测电力与万有引力有相同的规律，即两个电荷之间的作用力应与它们之间距离的平方成反比。
这是一项重要的类比猜测，但是这一猜测在当时并未引起科学家们的重视，而普里斯特利本人对此猜测能否得到严格的证明又缺乏信心，所以这一发现就被搁置了。
1769年，爱丁堡的诺比森（Robison，l739—1805）首先用直接测量方法确定电力的定律，他得到两个同号电荷的斥力与它们之间距离的2.06次方成反比，而两个异号电荷的吸引力则比平方反比的方次要小些，因此他推断正确的电力定律是平方反比律。他的研究结果到1801年发表时才为人们所知道。
1772年，英国著名的物理学家卡文迪什（Cavendish，1731—1810）遵循普里斯特利的思想以实验验证电力平方反比律。如果实验测定带电空腔导体的内表面确实没有电荷就可以确定电力遵从平方反比律。卡文迪什的实验得出的定量结果，与l3年后库仑用扭秤直接测量所得结果的精度相当。然而，卡文迪什的实验是精确验证电力平方反比律的开创性工作。
……