Introduction to Electromagnetic Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Jones & Bartlett Pub

作者:Chow, Tai L.

出品人:

页数:523

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 192.04

装帧:HRD

isbn号码:9780763738273

丛书系列:

图书标签:

• 电磁学
• 电磁理论
• 物理学
• 大学教材
• 电动力学
• 麦克斯韦方程
• 电磁场
• 工程物理
• 高等教育
• 经典物理

物理学核心概念的深度探索：一部关于经典场论与现代物理基础的综合性著作 本书旨在为读者提供一个关于经典电磁学理论的全面、深入且具有启发性的视角，重点关注其数学结构、物理图像的构建以及与现代物理学前沿的联系。它并非对既有教科书的简单复述，而是一次对麦克斯韦方程组及其衍生现象的哲学性、系统性重构与拓展。 全书内容横跨静电学、静磁学、时变电磁场、电磁波传播，直至更抽象的场论工具与相对论基础，力求在严谨性与直观理解之间架起坚实的桥梁。我们假设读者具备扎实的微积分和基础线性代数知识，但会以清晰、循序渐进的方式引入必要的微分算子（如 $ abla, abla cdot, abla imes$）和张量分析的初步概念，确保物理思想的传递优先于纯粹的数学技巧展示。 --- 第一部分：静态场的几何与拓扑基础 本部分着重于电荷与电流在空间中静态分布所产生的场，这是理解整个电磁理论的基石。我们将超越传统的库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的简单应用，深入探讨场的内在结构。 第一章：电势的度量与场的拓扑结构 我们从电场 ($mathbf{E}$) 和磁场 ($mathbf{B}$) 的基本定义出发，但迅速转向势函数的视角。电势 ($phi$) 的引入不仅仅是为了简化计算，更是为了揭示电场作为保守场的内在性质，即 $ abla imes mathbf{E} = 0$ 在静态情况下的物理含义——“路径无关性”。我们将详细分析等势面与电力线的几何关系，并引入拓扑概念来描述某些特定边界条件下的场线行为，例如在具有孔洞或复杂几何形状导体周围的电势分布。 拉普拉斯方程 ($ abla^2 phi = 0$) 将被视为一个描述势场在没有源点区域内（如真空或均匀介质中）稳态行为的基本偏微分方程。我们不仅会求解典型的平行板电容器和同轴电缆问题，还会专门探讨唯一性定理在电势问题中的关键作用，理解边界条件如何“锁定”物理解。 第二章：静磁场的能量与边界值问题 静磁场部分，重点放在安培定律的积分形式和矢量磁势 ($mathbf{A}$) 的引入。矢量磁势 $mathbf{A}$ 的重要性在于，它允许我们将无旋场的困难转化为对无散场的处理，即 $ abla cdot mathbf{B} = 0$ 意味着 $mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$。 本章的关键议题之一是磁场的能量密度 ($frac{1}{2mu_0} B^2$)。我们将推导磁能与电流之间的关系，并讨论在处理宏观磁体问题时，如何使用磁荷模型（虚构的磁单极子概念）作为类比工具来辅助理解，尽管我们知道它们在物理上是不存在的。 此外，边界条件在静磁学中的应用，尤其是在不同磁导率介质交界面上的磁场跳跃，将通过引入磁场强度 $mathbf{H}$ 和磁感应强度 $mathbf{B}$ 的区别来细致阐述。 --- 第二部分：电磁场的动态演化与麦克斯韦方程组的统一 本部分是全书的核心，它将静态场理论整合到动态的、时变的一致框架中，完成从法拉第到麦克斯韦的伟大飞跃。 第三章：感应电动势与场的动态耦合 法拉第电磁感应定律 ($ abla imes mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}$) 的物理意义被提升到与安培定律同等重要的地位。我们不仅分析感应电流和电动势，更深入探讨位移电流 ($epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t}$) 在维持电荷守恒律 ($ abla cdot mathbf{J} = -frac{partial ho}{partial t}$) 中的不可替代作用。麦克斯韦方程组的完整形式在此被正式确立，其内在的数学一致性和物理完备性被凸显出来。 第四章：波动方程的推导与电磁波的本征属性 从麦克斯韦方程组在真空中的简化形式，我们推导出齐次波动方程。本章的重点在于对电磁波的本征属性的深刻理解： 1. 横波性质：证明 $mathbf{E}$、$mathbf{B}$ 场始终垂直于传播方向，并相互垂直。 2. 相速与群速：区分相速度 $v_p = omega/k$ 和群速度 $v_g = domega/dk$，以及它们在色散关系中的重要性。 3. 坡印廷矢量 ($mathbf{S}$)：定义坡印廷矢量，它代表了电磁能量流动的瞬时方向和强度。我们通过对坡印廷定理的严格推导，将能量守恒与场的动态变化直接联系起来。 第五章：介质中的传播与界面现象 当电磁波进入或反射于不同的材料（线性、各向同性、均匀介质）时，场的行为会发生显著变化。本章详细分析了介质中的本构关系 ($mathbf{D} = epsilon mathbf{E}$, $mathbf{H} = frac{1}{mu} mathbf{B}$)，以及由此产生的折射率 ($n = sqrt{epsilon_r mu_r}$)。 专门章节讨论了在理想导体、完美电介质和损耗介质中的传播特性（如趋肤深度、衰减常数）。关键的讨论集中在菲涅耳公式的推导，解释了电磁波在光滑界面上发生反射和折射的精确角度和偏振依赖性。我们还会探讨全内反射这一特殊现象的几何与物理根源。 --- 第三部分：从场论工具到相对论的桥梁 最后一部分将视角从传统电磁学提升到更抽象的数学框架，并最终导向狭义相对论的诞生。 第六章：矢量分析工具与场方程的张量表达（选读/高级应用） 本章提供了一个更高级的数学视角。我们复习并应用格林定理（在求解边界值问题中的应用），并引入矢量位移算子在球坐标系和柱坐标系下的具体形式。 对于有志于深入理论物理的读者，本章会引入电磁学的张量形式。将 $mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$ 场组合成电磁场张量 ($F^{mu u}$)，以及将电荷密度和电流密度组合成四电流密度 ($J^mu$)。这种表述的优美之处在于，麦克斯韦方程组被简化为两个简洁的张量方程，这直接预示了它们在洛伦兹变换下的协变性。 第七章：相对论性电磁场论的初步展望 本书的收尾聚焦于电磁学的革命性遗产。通过考察电磁场张量 $F^{mu u}$ 的洛伦兹变换规则，我们可以清晰地看到：磁场是电场在不同参考系下的相对论性表现，反之亦然。 我们将通过一个经典案例——一个匀速运动的点电荷所产生的场——来直观地展示，电场在高速运动时如何“扭曲”产生磁场。这不仅仅是一个计算练习，而是对“电磁学是狭义相对论的试验场”这一深刻见解的有力论证。本书在此处结束，为读者理解电磁学如何催生了现代时空观奠定了坚实的基础。 --- 总结： 本书致力于提供一个结构清晰、逻辑严密的电磁学体系，强调数学工具背后的物理意义，并引导读者认识到麦克斯韦理论在物理学史上的核心地位及其与现代物理的不可分割的联系。它旨在培养读者对电磁现象的深刻洞察力，而非仅仅掌握解题技巧。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆