Science With Magnets Kit pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Edc Pub

作者:Hedom

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:116.00 元

装帧:Pap

isbn号码:9780881106374

丛书系列:

图书标签:

• 科学
• 磁铁
• 实验
• STEM
• 儿童
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• 玩具
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探索电与磁的奇妙世界：一本关于基础电学与电磁学原理的实践指南 书籍简介 本书旨在为初学者和爱好者提供一个全面、深入且极具实践性的基础电学与电磁学知识入门路径。我们不会涉及任何关于磁铁套件（Science With Magnets Kit）的具体内容，而是将焦点完全集中在电荷、电流、电路设计、电磁感应以及基础电磁场理论的构建上。通过精心设计的理论阐述和大量的实际操作案例，读者将能够系统地掌握构成现代电子技术基石的核心物理原理。 第一部分：静电学与电势——电荷的本质与行为 本部分是理解所有电现象的起点。我们将从最基本的概念——电荷开始，探讨物质的电属性以及电荷是如何在物体间转移和分布的。 第一章：电荷的起源与定律 电荷的特性： 深入剖析正电荷与负电荷的性质，理解电荷守恒定律的物理意义。 库仑定律的精确解读： 详细讲解点电荷之间的相互作用力，包括其矢量性质和在不同介质中的表现形式。本书将通过复杂的数学模型（而非简单的演示）来阐释库仑定律的普适性。 电场：空间中的作用力场： 定义电场强度（E）的概念，并推导出由各种电荷分布（点电荷、线电荷、面电荷）产生的电场分布图。我们将着重分析电场线的物理意义及其在描述力学行为中的作用。 第二章：电势能与电势差 功与势能的关系： 探讨电场力做功的特点，并引入电势能的概念，解释其与重力势能的类比与区别。 等势面与电势的定义： 详细解释等势面的几何特征及其与电场线的正交性。重点讲解电势差（电压）的物理含义，即单位电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。 电势的计算： 学习如何通过对电场强度进行线积分来计算复杂电荷分布下的电势分布，包括球对称和无限长带电线情况下的精确解法。 第二部分：直流电路——电流的流动与控制 在掌握了电场和电势的概念后，我们将转向研究持续运动的电荷——电流，并进入电路理论的核心领域。 第三章：电流、电阻与欧姆定律 电流的微观模型： 从载流子的漂移速度出发，建立宏观电流密度与微观粒子运动速度之间的定量关系。 欧姆定律的物理基础： 不仅仅是 $V=IR$ 的应用，我们将探讨电阻率的来源，材料的导电机制，以及欧姆定律在不同温度和材料下的适用性与局限性。 电阻的串联与并联： 系统分析复杂电阻网络的等效电阻计算方法，包括使用星-三角变换（Y-$Delta$ transformation）解决无法简单串并联的电路问题。 第四章：基尔霍夫定律与电路分析 电流守恒与电压守恒： 深入剖析基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）在电路分析中的基础地位。 节点电压法与网孔电流法： 详细介绍利用这两个系统化方法解决多回路、多电源复杂直流电路的步骤，包括如何建立和求解线性方程组。 叠加定理与等效电源： 讲解如何使用叠加定理分离和分析多个独立电源作用下的电路响应，并引入戴维南定理（Thévenin）和诺顿定理（Norton）的概念，将任意线性电路简化为最简等效形式。 第三部分：电容、电感与时间依赖性 本部分将引入储存能量的元件——电容器和电感器，并开始探索电路中随时间变化的现象。 第五章：电容与介质效应 电容器的构造与原理： 详细分析平行板电容器的工作机制，电容的定义，以及电容器储存电荷和电能的原理。 介质对电容的影响： 深入探讨电介质材料的极化现象，相对介电常数（$varepsilon_r$）的物理意义，以及介质嵌入电容器后电场和电容的变化。 电容器的串并联与非理想特性： 学习复杂电容网络的等效计算，并简要讨论实际电容器中存在的漏电流和等效串联电阻（ESR）对电路性能的影响。 第六章：电磁场的基础——从磁场到感应 毕奥-萨伐尔定律与安培定律： 这是建立磁场理论的基石。本书将详细推导由各种电流分布（直导线、圆线圈、螺线管）产生的磁场强度（B）。我们还将通过安培环路定律来简化特定对称性下的计算。 洛伦兹力： 探讨磁场对运动电荷的作用力，这是理解电机和磁测量设备的基础。 电磁感应定律： 法拉第电磁感应定律的精确表述，解释磁通量的变化如何在其周围空间产生感应电动势。我们将严格区分自感和互感现象。 第四部分：交流电路基础（选讲） 最后，本书将简要介绍交流电（AC）的基础，为读者进入更高级的电子学和信号处理领域打下基础。 正弦波的描述： 使用相量（Phasors）的概念简化交流电路中的正弦稳态分析。 阻抗与相位关系： 引入电容和电感的复数阻抗表示法，并分析电阻、电容、电感在交流电路中对电压和电流相位的独特影响。 本书特色： 本书严格遵循物理定律的逻辑推导，强调从基本原理出发解决复杂工程问题的能力。书中所有公式均附有详细的推导过程，并通过大量的数学建模案例来巩固理论学习。读者将收获一套严谨的电磁学思维框架，而非仅仅是电路图的识别能力。

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坦率地说，我收到这套东西时心里其实是有点犯嘀咕的，毕竟市面上的“科学套件”鱼龙混杂，很多都是华而不实，玩两次就束之高阁。但这个磁铁工具箱完全超出了我的预期。它的设计哲学显然是倾向于“动手做中学”，而不是死记硬背公式。我喜欢它那种朴实无华但功能强大的设计感。配件的布局非常合理，所有东西都井井有条地收纳在一个坚固的盒子里，不像有些套件，零件散落一地，找起来十分麻烦。我个人的体验是，它成功地将“磁性”这个概念从一个抽象的物理现象，转化成了一种可以触摸、可以观察、可以预测的日常互动。我的侄女（一个对任何需要动脑筋的事情都兴趣索然的孩子）竟然沉迷于用磁铁搭建一座小桥梁，她发现只有特定强度的磁场才能支撑起特定的重量而不至于坍塌。这种通过试错和调整得出的经验，远比我直接告诉她“磁力有大小之分”来得深刻。这套工具包的价值就在于它提供了丰富的探索土壤。

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这套工具包简直是为我家那个好奇心爆棚的小不点量身定做的！从我们拆开包装的那一刻起，整个房间就变成了小型实验室。说明书写得特别清晰，即便是我们这些对磁学一窍不通的家长也能轻松上手。最让我惊喜的是里面的组件质量，非常耐用，那些小磁铁吸力适中，既能演示清晰的原理，又不用担心孩子玩得太粗暴就损坏了。我们用它做了好几个经典实验，比如“磁铁寻宝”和“悬浮玩具”。每一次实验都是一次小小的胜利，孩子眼中闪烁着发现真理的光芒，那份专注和兴奋，是任何电子屏幕都无法比拟的。我们甚至自己延伸出了很多玩法，比如用磁铁做个小小的起重机，或者看看不同材质的东西是否会被吸引。它不仅仅是一套工具，更像是一扇通往物理世界奇妙大门的钥匙，让原本抽象的磁场概念变得触手可及、生动有趣。我强烈推荐给所有希望激发孩子科学兴趣的家长，这绝对是一笔物超所值的投资。

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我们家周末的亲子活动时间彻底被这个磁铁工具箱占据了。我得承认，一开始我以为这会是另一个“十分钟新鲜感”的产品，但事实是，它展现出了惊人的持久吸引力。最有趣的一点是，它极大地促进了家庭成员间的交流。我们不是各自玩自己的，而是围绕着一个共同的问题——“我们能用这些磁铁做成什么样的交通工具？”——进行头脑风暴。我儿子负责设计结构，我负责测试磁力的平衡点，而我妻子则负责记录每次试验的结果和失败原因。这种协作过程，远比我强行要求他们阅读教科书有效得多。我们发现磁铁的排斥力和吸引力在搭建时必须精妙平衡，这教会了孩子工程学中的基础理念：结构稳定性和受力分析。这种在欢笑和轻微的挫败中成长的学习体验，是任何预设好的课程表都无法给予的。

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对于注重环保和材料安全性的家庭来说，这套工具箱的选材令人非常放心。所有的塑料部件都摸起来质地优良，没有廉价的刺鼻气味，这一点对有年幼孩子的家庭来说至关重要。磁铁本身被妥善地包裹和固定，减少了误吞或意外划伤的风险。而且，这个工具包的“可重构性”非常高。不同于那些只能完成一个预设模型的套件，磁铁的特性允许无限次的重新组合和实验。昨天我们用它搭了一个复杂的迷宫，今天我们又把它拆开，用磁铁的引力将水流导向一个特定的方向。这种开放式的设计极大地拓展了其使用寿命和教育价值。它鼓励孩子去质疑“为什么”，而不是满足于“是什么”。我敢说，这个工具箱在未来的很长一段时间内，都会是孩子们周末科学探索的首选。

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作为一名中学科学爱好者，我一直觉得基础实验教具往往被过度简化了，缺乏足够的深度来满足稍微进阶的好奇心。这个磁铁工具包在这方面做得相当出色。虽然它看起来像是面向入门级用户的，但其提供的核心材料——不同形状和强度的磁铁，以及配套的导轨和支架，完全可以用来验证更复杂的物理原理。我花了整个下午，利用其中的组件，模拟了电磁感应的初步概念，通过快速移动磁铁切割磁感线（虽然没有专门的线圈，但可以通过观察细小金属屑的反应来推断），观察到了磁场的变化对周围环境的影响。更棒的是，它激发了我去查阅更多关于法拉第和麦克斯韦的资料。它不只是一个玩具，更像是一个功能齐全的物理模型搭建平台。如果你想找一个能让你深入挖掘基础科学概念的工具，而不是浮光掠影地玩几下就结束，那么这套工具绝对值得你深入研究。

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