文科物理实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:赵在忠

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2008-5

价格:19.10元

装帧:

isbn号码:9787040236125

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• 物理实验
• 文科
• 实验教学
• 物理
• 大学教材
• 理工科
• 教学参考
• 实验指导
• 自然科学
• 基础物理

《电磁学导论：从理论到应用》 图书简介 本书是一部全面而深入的电磁学教材，旨在为物理学、工程学以及相关科学领域的学生和研究人员提供坚实的理论基础和丰富的实验视野。不同于侧重于传统力学或光学实验的侧重，本书将视角聚焦于电磁现象的精妙运作及其在现代科技中的广泛应用。 第一部分：静电场的基石 本书的开篇从电荷的性质与库仑定律入手，构建了静电学的基本框架。我们详细阐述了电荷守恒与量子化，并以数学的严谨性推导了点电荷、线电荷、面电荷和体电荷所产生的电场强度。 1.1 库仑定律与叠加原理： 深入剖析了库仑定律的矢量特性，并强调了叠加原理在线性系统中的重要性。通过大量的实例，展示如何计算复杂电荷分布产生的场强。 1.2 电势与等势面： 引入电势的概念，阐明电势是电场的标量描述，极大地简化了计算的复杂性。我们详细讨论了电势的梯度与电场强度的关系，并以三维图像描绘了等势面的几何形态。 1.3 高斯定理的威力： 高斯定理作为静电场计算的强大工具，被赋予了核心地位。本书不仅展示了高斯定理在无限大平面、无限长导线、均匀带电球体等理想情况下的应用，更拓展到非均匀电荷分布的复杂解析。我们特别强调了高斯定理在处理电介质界面问题时的不可替代性。 1.4 电介质与电容： 深入探讨了电介质材料在电场中的响应，引入了电位移矢量 $mathbf{D}$，并解释了电极化现象的微观本质。本书详细分析了平行板电容器、球形电容器以及同轴电容器的电容计算，并拓展至复合电介质系统。 第二部分：稳恒电流与磁场起源 本部分将视线从静止的电荷转移到运动的电荷，即电流。我们建立了电流的概念，并将其与宏观的电学现象联系起来。 2.1 电流、电阻与欧姆定律： 系统阐述了电流密度 $mathbf{J}$，并推导了适用于导体的微分形式欧姆定律。通过对导体内部载流子漂移速度的微观分析，深刻理解了电阻率的物理内涵。 2.2 稳恒电流场的分析： 引入了电流连续性方程，并在无源区等效于 $ abla cdot mathbf{J} = 0$，展示了稳恒电流场的保守性。本书通过对复杂电路的分析，引导读者从场论的角度理解基尔霍夫定律的宏观体现。 2.3 磁场的基本定律： 磁场的引入从毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law）开始，详细计算了无限长直导线、圆形电流环以及螺线管产生的磁场分布。 2.4 安培环路定理： 作为磁场计算的另一利器，安培环路定理（Ampère's Circuital Law）被深入研究。我们对比了其与高斯定理在计算对称磁场时的优劣，并分析了其在无限长螺线管和托卡马克装置（简化模型）中的应用。 2.5 载流导线在磁场中的受力： 详细讨论了洛伦兹力定律在宏观电流元上的积分形式——安培力定律，并推导了平行导线间的相互作用力公式。 第三部分：电磁场的动态统一 这是全书的核心，迈向了麦克斯韦方程组的构建。本部分着重于处理变化的电场和磁场之间的内在联系。 3.1 磁介质与磁化强度： 借鉴电介质的处理方式，引入了磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$，区分了顺磁、抗磁和铁磁材料的特性，并探讨了磁滞现象的初步概念。 3.2 法拉第电磁感应定律： 详细阐述了磁通量的概念及其随时间的变化如何产生电动势。我们不仅关注感应电动势的计算，更重要的是理解了电磁感应的本质——变化的磁场会产生涡旋电场。 3.3 麦克斯韦修正与位移电流： 对安培定律的修正，引入了麦克斯韦的位移电流概念，这是实现电磁场自洽性的关键一步。本书通过对电容器充电过程的严格分析，证明了引入位移电流的必要性。 3.4 麦克斯韦方程组的完整形式： 以积分形式和微分形式完整展示了电磁场的四大基本方程，并讨论了在真空和线性介质中的应用。重点分析了方程组的内在联系：电场的产生（源于电荷和变化的磁场），磁场的产生（源于电流和变化的电场）。 第四部分：电磁波的传播与辐射 基于麦克斯韦方程组，本书推导出了电磁波的波动方程，并将其与光速联系起来，完成了从电与磁到光的统一。 4.1 波动方程的推导与平面波： 详细推导了均匀无源介质中的电磁波方程，并求解了最基本的平面波解。我们深入分析了平面波的特性：电场、磁场和传播方向之间的相互垂直关系，以及电磁波的能量密度和能流密度（坡印廷矢量）。 4.2 电磁波的边界条件： 在处理界面问题时，边界条件至关重要。本书系统地推导了电磁场在导体表面、理想电介质界面以及介质分界面上的完整边界条件，并讨论了反射和折射的初步几何规律。 4.3 辐射场初步： 简要介绍了时变电磁场如何产生辐射，重点分析了振子的辐射特性，为后续更高级的辐射理论打下基础。 本书特色： 本书注重理论的深度与物理图像的清晰度并重。在每一章节后，均附有大量的解析题和概念辨析题，旨在检验读者对基础概念的掌握程度。虽然本书不包含专门的“物理实验”章节，但其所有理论推导都紧密围绕可观察的物理现象和可测量的参数展开，为未来进行电磁学测量和仪器设计提供了坚实的知识储备。本书的数学工具以矢量分析和偏微分方程为主，适合有微积分和基础线性代数知识的读者。 适用对象： 大学物理专业本科生（高年级）、电子工程、应用物理、材料科学等相关专业的学生及专业人士。

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拿到这本《文科物理实验》后，我最大的感受是，作者显然对“文科生”这个群体有着深刻的理解和极大的耐心。传统的物理教材往往假定读者已经具备了扎实的数学基础和逻辑思维，但这本书完全不是这个路子。它采取了一种近乎于“讲故事”的叙事方式来讲解那些原本枯燥的实验原理。比如，在讲解波的干涉现象时，它没有直接搬出惠更斯原理的复杂推导，而是通过一个非常生动的比喻——想象水面上的涟漪互相叠加——来构建起我们的初步认知框架。这种代入感极强，使得那些复杂的物理概念不再是抽象的符号，而是具体的、可感知的现象。更值得称道的是，书中对于实验仪器的介绍，摆脱了那种冰冷的参数罗列，而是把每一种仪器都当作一个有“性格”的工具，解释了它诞生的历史背景，以及它在解决特定问题时的独特优势和局限性。读起来完全没有那种为了应试而学习的压力感，反而像是在和一位经验丰富的、睿智的导师进行一对一的交流。我尤其喜欢其中关于“观察的艺术”那一章，它强调了在实验中，除了记录数据，更要关注那些“不寻常”的现象，这对于培养我们批判性思维和探索精神至关重要，这在其他实验书中是很少被如此强调的。

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如果用一个词来形容我的阅读体验，那就是“启发性”。《文科物理实验》这本书，更像是为我们搭建了一个认知世界的思维框架，而不是一个操作规程手册。它成功地将物理实验从一个“需要掌握的技能”转变成了一个“探索未知的过程”。我注意到，书中对于误差的讨论，没有采用复杂的统计学模型，而是更多地引入了概率论的直观理解，用“平均可能性”而非“精确值”的概念来引导我们接受物理世界本身的不确定性。这对于习惯于追求确定性的文科思维模式来说，是一种很好的思维冲击和拓展。书中还穿插了一些物理学史上的“失败”案例，比如早年间人们对以太的执着探索，作者从中提炼出科学进步的迭代性和反思的重要性。这些历史性的旁白，使得原本冷硬的物理知识变得有血有肉，充满了人文关怀。我感觉自己读的不是一本实验书，而是一部关于“科学方法论”的入门导读，它教给我的远超于如何在实验室里完成一个实验，更重要的是，如何用一种科学的、审慎的态度去面对日常生活中的各种信息和挑战。

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这本书的行文风格极其流畅，几乎没有那种理工科书籍特有的生硬和拗口。作者似乎深谙如何用最简洁、最有力的语言去表达复杂的物理概念，句子结构富有变化，常常采用排比和设问来增强语势和节奏感。我特别欣赏它在章节末尾设置的“思考题”，这些题目往往不是要求计算一个数值，而是要求你对实验现象进行哲学层面的反思，或者设计一个替代方案来验证某个结论。比如，它会问：“如果我们的感官存在局限性，物理定律还能保持绝对的客观性吗？”这类问题极大地激发了我的讨论欲。这本书的价值在于，它成功地打破了文科与理科之间那道无形的墙。它没有去教我们复杂的微积分，却让我们领悟到了物理学背后那份简洁而深刻的逻辑美。对于一个非专业背景的读者来说，它提供的知识点是足够支撑起对科学世界基本面貌的了解，同时，它所培养的那种严谨求实、勇于质疑的精神，才是这本书送给我最宝贵的礼物。我强烈推荐给任何对科学世界感到好奇，但又被传统理工科教材劝退的读者。

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这本《文科物理实验》的书，说实话，从拿到手的那一刻起，我就感觉它和我想象中的“物理实验”教科书大相径庭。我原本以为会看到一堆严谨的公式推导、复杂的仪器操作步骤，以及那些让人头疼的误差分析。结果呢？它更像是一本侧重于“观察”与“理解”的指南，而不是纯粹的“操作”手册。书中对经典物理现象的描述，比如光电效应、牛顿力学中的动量守恒，并没有用那种冰冷的数学语言去束缚，反而用了一种更贴近生活、更富有启发性的视角去引导我们思考。我特别欣赏它在介绍实验设计理念时所花的心思，它没有直接告诉你“该怎么做”，而是先抛出一个问题，引导你去思考“为什么是这样做的”。比如在处理电路问题时，它花了大量的篇幅去讨论测量误差对最终结果的心理影响，而不是简单地给出一个修正公式。这种处理方式，对于我们这些非物理专业的学生来说，简直是福音，它降低了理解门槛，让人感觉物理实验并不是遥不可及的“科学硬核”，而是可以被我们所理解和探索的领域。我花了很长时间去消化那些关于实验数据可视化的部分，作者的讲解非常细致，甚至提到了如何用最基础的绘图工具来有效地展示实验趋势，而不是依赖那些高深的统计软件。这种注重基础和直观感受的教学方式，让我对物理实验的兴趣一下子被点燃了。

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这本书的排版和设计风格，也让我印象深刻，它完全没有理工科书籍那种刻板的、黑白灰的严肃感。大量的插图和图表设计得非常精美，色彩搭配和谐，而且很多插图不仅仅是示意图，更像是艺术创作，将物理过程的美感展现得淋漓尽致。我发现自己常常会停下来，仅仅是欣赏那些关于光线折射或电磁场分布的示意图，它们清晰地勾勒出了现象的本质。在内容组织上，它似乎更注重实验的“哲学”层面而非纯粹的“技术”层面。例如，它没有花费太多篇幅去教我们如何校准一个天平到小数点后五位，而是着重探讨了“什么是测量？”以及“测量的不确定性是如何影响我们对世界认知的？”这种宏大叙事，让文科学习者在进行实验操作时，能够保持一种更超然的视角，不至于陷于繁琐的细节而迷失了方向。书中的案例选择也非常贴合文科生的兴趣点，很多实验都与日常生活中容易观察到的现象挂钩，比如用简单的透镜就能解释的摄影原理，或是用简单的磁铁就能演示的感应现象。这种“小中见大”的思路，极大地提升了阅读的趣味性。

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