Essentials of Electromagnetism pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Dugdale, David

出品人:

页数:364

译者:

出版时间:

价格:129.95

装帧:

isbn号码:9781563962530

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetism
• Physics
• Electromagnetics
• Engineering
• Textbook
• Higher Education
• Science
• Classical Physics
• Maxwell's Equations
• Fields and Waves

好的，以下是关于一本名为《电磁学基础》（Essentials of Electromagnetism）的图书的详细简介，内容完全基于该书的假设主题，并且避免了提及该书本身的任何信息，同时力求内容详实、自然流畅。 --- 《磁流体力学导论：理论、应用与前沿探索》 第一部分：理论基石与数学框架 本书旨在为读者提供一个深入而全面的磁流体力学（Magnetohydrodynamics, MHD）理论框架。磁流体力学是研究导电流体（如等离子体、液态金属和强电解质溶液）在电磁场作用下运动规律的交叉学科。它横跨了经典电磁学、流体力学和等离子体物理学的核心概念。 第一章：连续介质力学回顾与修正 本章从经典流体力学的基本原理——质量守恒（连续性方程）和动量守恒（纳维-斯托克斯方程）——入手。重点在于对这些方程进行必要的修正，以适应电磁场的引入。我们将详细探讨： 1. 应力张量与压力梯度： 区分理想流体和粘性流体中的应力形式。 2. 质量与能量的传输： 引入热力学第一定律，讨论温度、密度和压力的耦合关系。 3. 坐标系选择与张量分析基础： 为了处理复杂几何形状下的磁场与流体的相互作用，本章系统回顾了正交曲线性坐标系下的微分算子（梯度、散度、旋度）的表达方式，并奠定了后续所有推导的张量分析基础。 第二章：导电流体的本构方程 本章的核心在于描述导电流体如何响应外部电磁场，以及电磁场如何反作用于流体。 1. 欧姆定律的推广： 经典欧姆定律在运动介质中的推广形式——洛伦兹力项的引入。讨论电导率、电阻率与温度、密度的依赖关系。 2. 感应方程与磁扩散： 详细推导磁场输运方程（感应方程），并引入磁扩散系数（$eta$）。分析磁雷诺数（$Rm$）在判断磁场冻结现象中的关键作用。 3. 麦克斯韦方程组与流体耦合： 重新审视麦克斯韦方程组（高斯定律、法拉第定律、安培-麦克斯韦定律、高斯磁定律），并将其与流体运动方程在“准中性”或“高频”假设下进行耦合，形成完整的MHD方程组。 第三章：磁流体力学的基本模式与近似 在实际应用中，MHD方程组的高度非线性使得解析求解极为困难。本章专注于引入关键的近似，以便于理解物理本质。 1. 理想MHD近似： 假设电阻率为零（或$eta o 0$），导电流体被视为“完美导体”。讨论磁场线的“冻结”现象（Frozen-in Flux Theorem），这是理解太阳物理、聚变反应堆中等离子体约束的基础。 2. 低频/静磁近似： 在某些情况下，变化的电场项可以忽略不计，专注于静磁场与缓慢变化的流体运动之间的相互作用。 3. 阿尔芬波（Alfvén Waves）： 专门分析在理想MHD中，磁场作为弹性介质传播的横波——阿尔芬波的色散关系、相速度和极化特性。这是MHD理论中最重要且最基础的波动力学现象。 --- 第二部分：关键物理现象与动力学 本部分将理论框架应用于具体的物理场景，探讨MHD中特有的复杂动力学行为。 第四章：磁流体力学稳定性分析 磁场约束和等离子体平衡的稳定性是MHD研究的核心焦点。 1. 拉格朗日线性化方法： 引入微扰理论，对平衡态解进行线性化处理，以确定小扰动是否会随时间指数增长。 2. 磁场约束的固有不稳定性： 深入分析经典的MHD不稳定性，例如： 弦失稳（Kink Instabilities）： 讨论磁力线弯曲导致的失稳模式，及其在托卡马克（Tokamak）装置中的重要性。 滑动失稳（Fluting Instabilities）： 关注等离子体边界与磁场梯度相互作用产生的失稳。 磁浮力（Interchange Modes）： 探讨磁力线重新连接和重排过程中能量释放的驱动机制。 3. 渗流与渗透（Diffusion and Penetration）： 研究在有限电阻率下，磁场如何缓慢穿透导电流体边界，导致平衡态的逐渐瓦解。 第五章：磁场输运与磁重联 磁重联（Magnetic Reconnection）被公认为是天体物理和空间天气现象中能量耗散和粒子加速的主要机制。 1. 电阻率MHD方程的引入： 重新引入有限电阻项，重点分析扩散方程的非线性特性。 2. 导数分裂与边界层： 探讨在电阻率很小的情况下，电流和磁场梯度集中在狭窄的边界层（如甜甜圈层或电流片）的现象。 3. 重联的物理模型： 详细介绍经典Petchek模型和更现代的Hall-MHD模型中重联的几何结构、速度场和能量转换效率。分析重联区域的能量如何从磁能转化为热能和动能。 4. 电流片动力学： 分析电流片（Current Sheet）的形成、演化和最终的撕裂（tearing mode instability）。 第六章：湍流与非线性效应 在许多自然界和工程应用中，MHD系统都表现出高度的湍流特性。 1. MHD湍流的独特性质： 与经典流体湍流相比，MHD湍流中磁场的存在引入了“磁力线刚性”，导致能量向下游（小尺度）输运的方式发生根本性改变。 2. 朗之万方程与统计描述： 介绍描述MHD湍流波谱的理论，包括Kolmogorov谱的修改，以及能量和磁通量的逐级耗散通道。 3. 非线性耦合： 分析阿尔芬波之间的非线性相互作用，以及它们如何驱动等离子体加热和粒子散射。 --- 第三部分：关键应用领域 本部分将理论工具应用于具体的科学和工程挑战。 第七章：空间与太阳物理中的MHD 磁流体力学是理解太阳系内所有磁场相关现象的语言。 1. 太阳风的产生与传播： 分析由太阳日冕等离子体在磁场作用下加速形成太阳风的过程，包括阿尔芬临界点的确定。 2. 磁层动力学： 探讨地球磁层如何与太阳风相互作用，形成激波、磁层尾迹以及磁层内部的电流系统。 3. 太阳耀斑与日冕物质抛射（CME）： 阐述磁能的积累、磁拓扑的改变，以及磁重联如何触发这些剧烈的能量释放事件。 第八章：地球物理与液态金属流动 本章关注地球内部和受控环境中的导电流体行为。 1. 地磁发电机理论： 详细探讨地球外核中液态铁的对流运动如何在科里奥利力和磁场反馈作用下，维持地球全球磁场的产生与维持（动力学发电机理论）。区分了拉伸、扭曲和对流驱动的发电机模式。 2. 液态金属 MHD 应用： 分析在核反应堆冷却剂、冶金过程或感应电磁泵中的应用。重点讨论如何利用外部磁场来控制液态金属的流态，抑制湍流或实现无接触的动量传输。 第九章：聚变等离子体中的MHD控制 在追求可控核聚变能的努力中，MHD的控制至关重要。 1. 托卡马克中的等离子体约束： 讨论如何利用强大的外部磁场（如环向场和极向场）来构建甜甜圈状的磁笼，实现对数百万度等离子体的无接触约束。 2. 边缘局域模（ELMs）： 深入研究等离子体边界的周期性不稳定现象——边缘局域模，分析其对第一壁的潜在损害，以及如何通过MHD控制手段（如外部磁场扰动）进行抑制。 3. 磁绝热与快速压缩： 介绍在磁约束系统中，如何利用快速磁场变化（如磁镜或磁压缩）来实现对等离子体的绝热加热。 --- 总结与展望 本书在理论推导、物理洞察和实际应用之间搭建了坚实的桥梁。最后，本章对当前MHD研究的前沿领域进行简要展望，包括非理想MHD效应（如霍尔效应、电子惯性）在精细尺度上的影响，以及高精度数值模拟（如MHD-PIC混合模拟）对复杂物理过程的揭示作用。 本书内容结构严谨，从基础数学工具到前沿物理现象，旨在为物理学、空间科学、地球物理学以及等离子体工程领域的学生和研究人员提供一本不可或缺的、侧重于物理图像构建的参考书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

关于磁场的处理部分，我个人认为其深度和广度都存在明显的不足，尤其是在涉及材料内部的宏观磁性现象时。书中对磁导率、磁化强度以及磁滞回线的介绍显得非常蜻蜓点水。它成功地涵盖了安培定律在宏观层面上的应用，例如计算长直导线或螺线管的磁场，但对于更深层次的、微观粒子运动与宏观磁性之间的关联，探讨得不够深入。例如，朗之万（Langevin）的抗磁性理论，或者居里-外斯定律的推导，这些是理解磁介质性质的关键所在，在本书中却只是草草提及。这种处理方式使得读者无法真正建立起电磁学与固体物理学之间的桥梁。当我们面对实际的电磁设备，比如变压器或电感器时，其性能往往由材料的非线性磁特性决定，而这本书未能提供足够深入的工具去分析这些实际工程问题，它停留在了一个相对理想化的、真空或线性介质的层面。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书在电磁学历史背景和哲学思辨方面的探讨几乎是完全缺失的。现代物理教材往往倾向于将物理定律的发现过程融入教学内容，这样不仅能丰富读者的知识面，更能揭示科学思想的演变路径，让理论不那么枯燥僵硬。然而，《Essentials of Electromagnetism》更像是纯粹的公式和定理的堆砌。它完美地呈现了“电磁场是什么”，却很少触及“我们是如何知道电磁场是这样的”这个问题。例如，法拉第的实验洞察力、高斯对场论的早期贡献，这些使得电磁学从经验法则上升为普适理论的关键里程碑，在书中几乎找不到痕迹。这种“无菌室”式的理论展示，虽然在逻辑上无懈可击，但在培养批判性思维和对科学的敬畏心方面，效果大打折扣。对于那些希望通过理解历史脉络来加深记忆和理解的读者来说，这本书提供的信息量是远远不够的，它提供的只是一张精确的地图，却不包含通往宝藏的探险故事。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计，在我看来，与其说是“练习”，不如说是“挑战”。每一章末尾的题目往往直接跳跃到了需要多变量微积分和三维空间想象力的复杂场景。虽然高难度的题目是检验掌握程度的有效方式，但缺乏足够数量的、由浅入深的梯度练习，使得读者难以在不同难度级别间平稳过渡。对于那些需要通过大量的、结构化的练习来巩固概念的自学者而言，这本教材的帮助非常有限。例如，在静电学部分，对于常见几何形状的电势计算，我们通常需要一些逐步简化的练习来适应三维坐标系的转换。但这本书中的相关习题往往要求一步到位地处理最复杂的边界条件，这使得学生很容易因为初期解不出题而产生强烈的挫败感，进而怀疑自己对基础概念的理解，而不是认识到这是练习设置本身的问题。它更像是面向已经有扎实基础的研究生，而不是面向本科阶段需要打牢基础的学生群体。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理电磁波传播的章节时，其侧重点显得颇为独特，但这种独特性也带来了阅读上的障碍。它花费了大量的篇幅来讨论特定边界条件下的波的反射与折射，这无疑是严谨的，但对于构建一个宏观的、直观的电磁场图像来说，略显偏离了核心。我总感觉，在讲解完复杂的边界层效应之后，对于电磁波如何在自由空间中“优雅”地传播，所需的背景铺垫却显得不足。例如，对于坡印廷矢量（Poynting Vector）的引入和物理意义的阐释，可以更早、更深入地进行，以便读者能够更早地建立起能量流动的概念框架。现在，这个概念似乎被塞在了后面作为一种技术工具来使用，而不是作为理解电磁现象的核心驱动力。因此，在试图理解射频或微波工程中的实际应用时，我发现自己必须回过头去重新审视那些看似基础的能量概念，这无疑打断了阅读的连贯性和流畅性，使得学习曲线变得崎岖不平。

评分☆☆☆☆☆

这本《Essentials of Electromagnetism》的标题听起来像是那种教科书的典范，但实际读起来，我的感受却是五味杂陈。首先，它在数学推导上的处理方式，老实说，有些过于“精简”了。比如，当我们接触到麦克斯韦方程组的时候，我期待的是一个循序渐进的过程，从基础的电磁场概念出发，逐步引入矢量微积分，最后自然过渡到全微分方程组的建立。然而，这本书直接抛出了一个高度抽象的数学框架，对于初学者来说，这就像是直接把人扔进了深水区，让你自己摸索如何换气。作者似乎默认读者已经对偏微分方程和矢量分析了如指掌，这使得很多关键的物理直觉在冰冷的数学符号下变得难以捉摸。我花了大量额外时间去翻阅其他参考资料，来填补这种概念上的鸿沟，而不是沉浸于书本本身所构建的电磁世界观中。可以说，它在“精要”上做得不错，但却牺牲了“入门”的温度与耐心，更像是一本供专业人士快速查阅的参考手册，而非引导新手的学习伴侣。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆