The Science of Electricity & Magnetism

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出版者:Heinemann/Raintree
作者:Parker, Steve
出品人:
页数:32
译者:
出版时间:2005-1
价格:$ 9.03
装帧:Pap
isbn号码:9781403472908
丛书系列:
图书标签:
  • 物理学
  • 电磁学
  • 科学
  • 工程学
  • 大学教材
  • 电学
  • 磁学
  • 物理
  • 理工科
  • 基础科学
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具体描述

This book is packed with stunning colour photographs and diagrams. Together with a detailed and expertly written text, it provides an accurate, comprehensive account of the topic of electricity and magnetism for key stage 3 students. Main text is supported by a series of fact files which provide information at a glance: history file, future file, test file and fact file. The topics covered include: cells and batteries, electromagnetism, electric motors, generating electricity, electricity in the home, and electronics.

《电磁学的科学》内容简介 本书深入探索了电与磁这两个基本物理现象的精妙互动,揭示了它们如何塑造我们所处的世界。从微观的电荷行为到宏观的电磁波传播,本书将带领读者踏上一段引人入胜的科学旅程,理解并掌握电磁学领域的核心概念和原理。 第一部分:电学的基石 本部分首先从最基本的概念入手,介绍了电荷的性质,包括其离散性、守恒性以及电荷之间的相互作用力——库仑定律。读者将学习到如何量化电荷,理解静电力的概念,并探讨电场这一描述电荷对周围空间影响的物理量。电场线将作为可视化工具,帮助理解电场分布的特点。 接着,我们将深入探讨电势和电势能,理解电场做功的本质,以及等势面的概念。电压,作为衡量电势差的常用指标,其物理意义和测量方法将得到详细阐述。本书还将介绍电容,解释电容器如何存储电荷和能量,以及其在各种电路中的应用。介质对电容的影响,例如电介质的极化现象,也将被纳入讨论。 电导和电阻是连接静电学和电路理论的关键概念。欧姆定律将清晰地解释电压、电流和电阻之间的定量关系。各种材料的导电性能差异,即电阻率,以及电阻的串联和并联特性,都将得到深入剖析。功率的概念,即电流做功的速率,也将被引入,解释电能的消耗和转化。 第二部分:磁学的奥秘 本部分将转向磁场的探索。读者将了解磁场的来源,主要是运动的电荷(电流)。磁铁的磁性将被解释为电子的自旋和轨道运动产生的微小电流环。磁场线的概念也将被引入,用于描述磁场的方向和强度。 本书将详细介绍载流导线产生的磁场,包括安培定律的阐述,用于计算特定几何形状(如长直导线、载流线圈)产生的磁场。磁矩的概念将帮助理解磁体的性质,并分析磁体之间的相互作用力。 洛伦兹力是磁学中的核心概念,它描述了带电粒子在磁场中受到的作用力。我们将探讨洛伦兹力的方向和大小,并以此为基础,解释霍尔效应等重要现象。电动机的工作原理,即利用洛伦兹力使导体转动,也将得到深入的解析。 第三部分:电与磁的交织——电磁感应 这是本书的重点和精华所在,它将揭示电与磁之间深刻而动态的联系。法拉第电磁感应定律将是本部分的基石,解释了变化的磁场如何产生感应电动势,进而产生感应电流。楞次定律则补充了感应电流的方向,解释了其总是阻碍引起它的磁通量变化。 本书将详细分析不同情境下的电磁感应现象,包括在恒定磁场中切割磁感线产生的感应电动势,以及在变化的磁场中发生的感应现象。自感和互感是描述线圈之间相互感应的重要概念,它们在变压器等设备中的应用将被深入探讨。 涡流(Foucault currents)作为一种特殊的电磁感应现象,其产生机制和影响也将被详细分析,并探讨其在制动和加热等方面的应用。 第四部分:电磁波——信息的载体 在掌握了电场、磁场以及它们之间的相互作用之后,本书将自然而然地引出电磁波的概念。麦克斯韦方程组是统一电磁学的核心理论,它简洁而有力地描述了电场和磁场如何产生和相互转化,并预言了电磁波的存在。本书将以相对直观的方式介绍麦克斯韦方程组的基本思想,强调其预言的革命性意义。 电磁波的产生机制,即加速运动的电荷产生电磁辐射,将得到清晰的解释。电磁波的传播特性,包括其在真空中的速度(光速)以及在介质中的传播,都将得到详细介绍。 电磁波谱将是本部分的另一项重要内容,我们将按波长或频率的顺序,介绍从无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线到伽马射线的各种电磁波。每种电磁波的特性、产生方式以及在科技和日常生活中的广泛应用(如通信、医疗成像、天文学观测等)都将得到详尽的阐述。 第五部分:应用与前沿 本书的最后部分将聚焦于电磁学在现代科技中的广泛应用,并简要展望未来的发展方向。 发电机与变压器: 详细介绍发电机的工作原理,如何将机械能转化为电能,以及变压器如何有效地改变电压,实现电能的远距离传输。 电动机: 再次深入探讨电动机,分析不同类型电动机(直流、交流)的工作原理和应用。 通信技术: 介绍无线电通信、电视广播、手机通信等依赖电磁波传播的现代通信方式。 成像技术: 探讨X射线成像、核磁共振成像(MRI)等利用电磁波原理的医学成像技术。 能源技术: 简要提及电磁学在太阳能电池、磁悬浮列车等能源和交通领域的作用。 未来展望: 简要介绍电磁学在纳米技术、量子计算、新能源材料等前沿领域的潜在影响和研究方向。 通过对《电磁学的科学》的系统学习,读者将不仅能够理解电与磁的奥秘,更能够体会到这一基础学科在现代科技发展中所扮演的不可或缺的角色,并为进一步探索更广阔的科学领域打下坚实的基础。本书旨在以严谨而不失趣味的方式,将深奥的电磁学原理呈现在读者面前,激发对科学的求知欲与探索精神。

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读后感

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用户评价

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这本书的装帧质量绝对是业界良心之作,甚至超出了我的预期。纸张的选用非常考究,不是那种廉价的、容易反光的纸张,而是带有轻微纹理的哑光纸,这对于长时间阅读和反复查阅非常友好,眼睛不易疲劳。即使是多次翻阅,书脊的结合处依然保持着极佳的韧性,没有出现任何松动的迹象,这对于经常需要将书本摊平在桌面上进行笔记和对照的读者来说至关重要。装帧的厚度适中,虽然内容扎实,但拿在手里并不觉得笨重,便于携带。更值得称赞的是,书中的彩色印刷部分,无论是电路图的元件标识,还是磁场线分布的可视化处理,色彩饱和度恰到好处,线条清晰锐利,没有出现任何墨水扩散或套色不准的情况。这充分体现了出版方在细节处理上的专业水准。坦白讲,现在市面上很多专业书籍,为了压缩成本,在印刷和装订上敷衍了事,使得阅读体验大打折扣,而这本《The Science of Electricity & Magnetism》则完全避免了这些问题,它给人一种“这是一件值得珍藏的工具书”的感觉。

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我尝试用一种更挑剔的眼光来审视这本书,试图找出其不足之处,但收效甚微。如果非要吹毛求疵的话,或许在某些前沿、快速发展的领域,比如新型储能材料的介电特性或者拓扑绝缘体中的电磁响应,这本书的更新速度略显保守。当然,这也许是选择一本经典教材的必然代价——它必须经过时间的沉淀来确保其理论框架的稳固性。不过,即便如此,作者在处理这些“前沿边缘”时也展现了极高的学术素养,他通常会引用最核心的几篇综述性论文,为有兴趣的读者指明了继续探索的方向。另外,书中对于数学工具的依赖性是比较高的,虽然作者试图在脚注中解释一些高等数学概念,但对于基础微积分和线性代数掌握不牢固的读者来说,初期的阅读门槛依然存在。但这反过来看,也说明了这本书的严谨性,它没有为了迎合初学者而稀释掉必要的数学严谨性。总的来说,这本书成功地搭建了一座从宏观现象到微观机制的坚实桥梁,无论你的目的是学术研究还是工程应用,它都能提供一个稳定且可靠的知识基石。

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这本书的封面设计极具现代感,线条流畅,色彩搭配也十分考究,让人在书店货架上扫一眼就能被吸引。我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯理论著作,毕竟“电磁学”听起来就让人头大,但翻开扉页后,那种沉甸甸的、仿佛握住了某种未知力量的感觉着实令人振奋。内页的排版也深得我心,图文并茂的布局,复杂的公式旁总是配有精美的插图或流程图,这极大地缓解了阅读的枯燥感。特别是关于电磁波传播的章节,作者似乎花费了大量心血去设计那些可视化图示,成功地将抽象的概念具象化。我花了整整一个下午来研究其中关于法拉第笼的构造解析,书中对材料选择和几何结构对屏蔽效果影响的探讨,深入浅出,非常实用。书中的语言风格介于学术严谨与科普趣味之间,既能满足专业人士对细节的苛求,也能让初学者迅速进入状态。阅读过程中,我时常会停下来,拿起笔在草稿纸上演算一遍书中的例题,那种亲手“触摸”到物理规律的成就感,是纯粹的理论推导难以给予的。这本教材不仅仅是知识的堆砌,更像是一位经验丰富的老教授,循循善诱地引导你探索自然的奥秘。

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说实话,我对于这种经典领域的书籍向来抱持着一种敬畏,但这本书却打破了我对“教科书”的固有偏见。它的叙事结构非常巧妙,没有一开始就陷入复杂的麦克斯韦方程组的泥沼,而是从历史的脉络出发,娓娓道来电学和磁学是如何一步步被整合为一个统一理论的。这种“讲故事”的方式,让原本枯燥的知识点变得有血有肉,充满了人性的探索精神。比如,书中对比了不同历史时期科学家们对“以太”的争论,细致入微地描述了实验是如何一次次推翻旧理论、建立新认知的过程。这种对科学史的尊重和融入,使得阅读体验非常丰富。我尤其欣赏作者在讨论量子效应时所采取的谨慎态度,他没有试图用过于简化的模型去掩盖深层的复杂性,而是诚实地指出了当前理论的边界和尚未解决的问题。这对于我们这些希望深入研究的读者来说,无疑是巨大的福音,它提供了一个清晰的路线图,指引着未来的研究方向。读完这部分内容,我感觉自己不仅仅是学会了公式,更是理解了科学思维的精髓——怀疑、求证、迭代。

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这本书在对实际工程应用的连接上做得非常到位,这是许多纯理论教材常常忽略的一个薄弱环节。作者似乎深谙理论与实践之间的鸿沟,并努力用大量的案例研究来弥合它。例如,在讨论电感和电容的特性时,书中不只停留在 $L frac{di}{dt}$ 和 $C frac{dv}{dt}$ 的层面,而是立即引申到了高频PCB设计中串扰(Crosstalk)的抑制,以及电源滤波器中元件选型需要考虑的温度漂移问题。这些内容并非简单地罗列,而是通过详细的数学模型和仿真结果来佐证,使得读者能够清晰地看到理论知识在实际电路设计中的价值和局限性。我特别喜欢其中关于电磁兼容性(EMC)的独立章节,它用一种近乎于“故障排查指南”的方式,系统地讲解了电磁干扰的来源、传播路径和抑制措施。对于正在进行硬件开发的工程师来说,这本书简直是一本“字典”,当你遇到一个棘手的电磁问题时,翻开相应的章节,往往能找到精准的理论支撑和解决思路。它成功地将基础物理转化为了解决现实世界问题的强大工具。

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