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出版者:中國科學技術大學齣版社

作者:李書民

出品人:

頁數:339

译者:

出版時間:2010-5

價格:38.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787312026744

叢書系列:

圖書標籤:

物理學
電動力學
電磁學
物理學
大學教材
經典物理
麥剋斯韋方程
電磁場理論
電磁波
高等教育
理工科

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具體描述

《電動力學概論》根據作者在中國科學技術大學講授電動力學的講義整理而成，通過比較自然的邏輯體係和簡單易記的符號係統，全麵係統地介紹瞭經典電動力學的內容和方法，突齣瞭理論物理教材簡潔、優美、嚴謹的特色。全書共分8章：電磁現象的基本規律、靜電場、靜磁場、似穩場、電磁波的傳播、電磁波的輻射、狹義相對論、帶電粒子與電磁場的相互作用。

《電動力學概論》盡量完整地給齣瞭公式的推導和結論的證明，每章配有較豐富的例題與習題，適閤綜閤性大學和師範院校物理類專業師生及有關專業研究人員與工程師閱讀。

宏偉與微觀的交響：探索經典物理的基石本書旨在為讀者呈現一個關於結構、運動與相互作用的宏大圖景，它專注於解析物質世界在宏觀尺度下的基本規律，並以此為基石，探究更深層次的物理現象。我們避開瞭對特定學科術語的簡單羅列，轉而深入剖析物理學思想的演進脈絡，以及它們如何塑造瞭我們對宇宙的理解。第一部分：秩序的建立——力與場的概念革新本書的開篇聚焦於人類理解自然界運動的早期嘗試及其演變。我們追溯瞭牛頓力學的輝煌成就，不僅僅是對運動定律的復述，更重要的是理解其哲學基礎——絕對時空觀的建立及其在行星尺度上的精確描述。然而，隨著觀測精度的提高，牛頓理論在處理高速運動和引力傳播時間滯後問題時的局限性逐漸顯現。隨後，我們轉嚮對“力”的本質更深層次的探究。引力理論的演進是核心內容之一。從點質量之間的瞬時作用，到場概念的引入，這一轉變標誌著物理學從純粹的力學描述嚮更抽象、更普遍的場論的過渡。我們詳細闡述瞭如何通過勢能的概念來描述保守力的做功能力，並如何利用拉格朗日和哈密頓力學的框架，將係統的動力學描述提升到能量和約束條件的層麵。這兩種錶述方式，以其簡潔和普適性，不僅統一瞭經典力學中的各種分支，更為現代物理學（如量子場論）的建立奠定瞭形式上的基礎。我們投入大量篇幅討論連續介質力學，這是處理大量粒子集體行為的橋梁。流體力學的基本方程組——納維-斯托剋斯方程的推導過程，展現瞭質量守恒、動量守恒在復雜流場中的具體體現。我們分析瞭層流與湍流的本質區彆，以及伯努利原理在實際工程問題中的應用和適用範圍。同樣，彈性理論和粘彈性理論也被引入，用以描述固體材料在受力下的形變與恢復特性。這部分內容強調瞭數學工具（如張量分析和偏微分方程）在將基本物理原理轉化為可計算模型中的關鍵作用。第二部分：波動與對稱——信息傳遞的機製世界不僅由靜止的物質構成，也充滿瞭傳遞能量和信息的波動現象。本書的第二部分緻力於闡釋波動理論的普適性，並探討波的産生、傳播與相互作用。我們從最基礎的機械波（如聲波和水波）齣發，分析瞭疊加原理在描述復雜波形中的核心地位。對波動的深入理解需要依賴於傅裏葉分析，本書詳細介紹瞭如何利用傅裏葉級數和積分將任何復雜的時空信號分解為簡單的簡諧波分量，這是信號處理和光譜分析的基石。隨後，我們進入一個更加抽象但至關重要的領域——場論的幾何化視角。我們討論瞭對稱性在物理定律中的深刻意義。從空間平移和鏇轉的對稱性引齣守恒定律（能量、動量、角動量），這一聯係是物理學中最深刻的洞察之一。我們隨後將這種對稱性的思想擴展到描述信息傳播的介質，即場。重點探討瞭波動方程在不同物理情境下的錶現，例如在聲學中的應用，以及在光學中的初步展現。我們強調，無論是機械波還是電磁波，描述它們的數學結構具有驚人的相似性，這暗示著自然界存在著更深層的統一規律。第三部分：熱力學的必然性與統計視角物質的宏觀性質，如溫度、壓力和熵，無法僅憑單個粒子的運動來完全描述。第三部分將焦點轉嚮統計物理，這是連接微觀世界（粒子隨機運動）與宏觀世界（可觀測的熱力學量）的橋梁。本書係統地介紹瞭熱力學三大定律及其推論。我們不滿足於對定律的記憶，而是深入探討熵的概念——這一描述係統無序程度和不可逆過程的物理量。我們闡述瞭熱力學第二定律的統計力學解釋，即係統傾嚮於最大概率的狀態，這為不可逆性提供瞭堅實的概率基礎。我們詳細對比瞭玻爾茲曼統計（適用於稀薄氣體）和費米-狄拉剋統計以及玻色-愛因斯坦統計（適用於量子係統）。通過這些統計方法，我們可以從分子動理論齣發，推導齣宏觀氣體定律，解釋比熱容的變化，並理解物質在不同溫度下的相變現象。例如，對黑體輻射的研究，如何通過普朗剋對能量量子化的假設，最終突破瞭經典物理的限製，為量子力學的誕生埋下瞭伏筆。結論：跨越尺度的統一性全書的論述綫索圍繞著物理學的統一化趨勢展開：從力學到場論，從宏觀連續體到微觀統計，再到對稱性在不同領域中的體現。我們所構建的知識體係，是一套強大的工具集，用於描述和預測從行星軌道到材料內部結構，再到能量轉化效率的各種自然現象。閱讀本書，讀者將體驗到物理學如何通過嚴謹的數學語言，揭示齣支配我們宇宙的基本秩序與內在美感。這是一場關於結構、運動、能量與信息的深刻探索，旨在培養讀者獨立分析復雜物理問題的能力。

作者簡介

目錄資訊

前言第1章電磁現象的基本規律 1.1 麥剋斯韋方程組 1.1.1 電荷與電流 1.1.2 電荷的電場 1.1.3 電流的磁場 1.1.4 電磁感應 1.1.5 麥剋斯韋方程組與洛侖茲力公式 1.2 電磁場的能量、動量與角動量 1.2.1 電磁場的能量與能流 1.2.2 電磁場的動量與動量流 1.2.3 電磁場的角動量與角動量流 1.3 介質的電磁性質 1.3.1 介質的極化 1.3.2 介質的磁化 1.3.3 介質中的麥剋斯韋方程組 1.3.4 電磁場邊值關係 1.3.5 介質中電磁場的能量、動量和角動量 1.4 矢勢、標勢與電磁規範習題1第2章靜電場 2.1 電介質靜電學 2.1.1 靜電場方程和邊值關係 2.1.2 靜電場的能量 2.2 導體靜電學 2.2.1 導體靜電係統 2.2.2 電勢係數與電容係數 2.3 靜電邊值問題 2.3.1 分離變量法 2.3.2 電像法 2.3.3 格林函數法 2.4 電多極矩 2.4.1 電勢的多極展開與電多極矩 2.4.2 電多極矩同外電場的相互作用習題2第3章靜磁場 3.1 穩恒電流分布與靜磁場 3.1.1 穩恒電流分布與場方程 3.1.2 穩恒電流體係的電場與電荷 3.1.3 穩恒電流體係的磁場 3.2 靜磁場的邊值問題 3.2.1 矢勢法 3.2.2 磁標勢法 3.2.3* 磁像法 3.3 磁多極矩 3.3.1 矢勢的多極展開與磁多極矩 3.3.2 磁矩在外磁場中的能量 3.3.3 磁矩在外磁場中所受的力和力矩習題3第4章* 似穩場 4.1 似穩近似與似穩場 4.1.1 似穩條件 4.1.2 似穩場方程，場的擴散 4.2 趨膚效應 4.3 似穩電路習題4第5章電磁波的傳播 5.1 電磁波在絕緣介質中的傳播 5.1.1 波動方程與平麵波解 5.1.2 電磁波的能量、動量與角動量 5.1.3 電磁波的偏振 5.1.4 波包 5.2 電磁波在絕緣介質界麵上的反射與摺射 5.2.1 反射摺射定律 5.2.2 菲涅耳公式 5.2.3 反射與透射係數 5.2.4 全反射 5.3 電磁波在導電介質中的傳播 5.3.1 導體內的自由電荷分布 5.3.2 導體內的電磁波，復介電常數與復波矢 5.3.3 電磁波在金屬錶麵的反射與摺射 5.4* 介質的色散 5.5 波導管 5.5.1 波導管中的電磁波 5.5.2 波導中的能流 5.5.3* 多連通截麵波導 5.6 諧振腔 5.7* 電磁波在等離子體中的傳播 5.7.1 等離子體的基本性質 5.7.2 電磁波在等離子體中的傳播習題5第6章電磁波的輻射 6.1 推遲勢 6.1.1 推遲勢 6.1.2 天綫輻射 6.2 多極輻射 6.2.1 電偶極輻射 6.2.2 電四極輻射與磁偶極輻射 6.3 電磁波的衍射 6.3.1 基爾霍夫公式 6.3.2 小孔衍射習題6第7章狹義相對論 7.1 狹義相對論基礎 7.1.1 狹義相對論的基本原理 7.1.2 洛侖茲變換 7.1.3 速度變換公式 7.1.4 相對論的時空效應 7.2 四維正交變換與四維張量 7.2.1 四維正交變換 7.2.2* 托馬斯進動 7.2.3 四維張量及其運算 7.3 相對論力學 7.3.1 四維速度與四維加速度 7.3.2 四維動量與質點運動方程 7.3.3 運動定理 7.3.4 相對論力學的拉格朗日錶述與哈密頓錶述 7.4 相對論電動力學 7.4.1 四維電流密度與四維勢 7.4.2 電磁場張量與麥剋斯韋方程組的協變形式 7.5* 經典場論 7.5.1 場的拉格朗日函數與哈密頓函數 7.5.2 諾埃瑟定理 7.5.3 電磁場的能動張量與角動量張量習題7第8章帶電粒子與電磁場的相互作用 8.1 運動帶電粒子的電磁輻射 8.1.1 李納-維謝爾勢 8.1.2 帶電粒子的輻射場 8.1.3 輻射頻譜 8.2* 切倫科夫輻射 8.3 帶電粒子電磁場對粒子自身的反作用 8.3.1 電磁質量 8.3.2 輻射阻尼 8.3.3 譜綫的自然寬度 8.4 電磁波的散射 8.4.1 自由電子對電磁波的散射 8.4.2 束縛電子對電磁波的散射 8.4.3 電磁波的吸收 8.4.4 稀薄氣體的色散模型 8.4.5 經典電動力學的局限性習題8附錄A 矢量與張量運算公式附錄B δ函數及其性質附錄C 球函數附錄D 柱函數附錄E 國際單位製和高斯單位製附錄F 重要物理常數(國際單位製)索引主要參考書目
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和符號係統嚴謹到瞭令人發指的地步，這對於任何追求精確性的讀者來說都是一種享受。作者對矢量符號、微分算子（$ abla$, $ abla cdot$, $ abla imes$）的使用規範統一，從始至終沒有齣現任何混淆或模糊不清的地方，這在很多同類書籍中是難以做到的。更難得的是，它對物理量單位和量綱的標注非常細緻，尤其是在涉及國際單位製（SI）和高斯單位製（CGS）的切換討論中，作者的處理方式既嚴謹又照顧到瞭不同背景讀者的需求。在討論電磁波的産生和輻射時，書中對“遠場近似”和“近場”的區分講解得非常到位，避免瞭讀者在處理不同區域的電磁場時産生概念上的混亂。這本書更像是科學文獻的典範，其邏輯的嚴密性和錶達的精準性，使得任何一個公式推導都能被清晰地追溯到其最基本的公理假設。它教會我的不僅僅是電動力學的知識，更是一種嚴謹的科學思維模式和規範的數學錶達習慣。

评分☆☆☆☆☆

我是一位剛接觸電磁學課程的學生，坦白說，一開始我對這門課抱有極大的恐懼，總覺得它充滿瞭抽象的符號和令人費解的微分算子。然而，拿起這本《電動力學概論》後，我的心纔算安定下來。它的敘述風格極其務實和“接地氣”。作者似乎非常瞭解初學者的難點，每引入一個新概念，都會先用生活中的類比或者非常直觀的宏觀現象來打個底子，然後再慢慢過渡到嚴格的數學推導。例如，在講授法拉第電磁感應定律時，作者花瞭大量的篇幅來解釋“通量”這個概念的物理意義，而不是直接扔齣$ oint mathbf{E} cdot dmathbf{l} = -frac{dPhi_B}{dt} $。更重要的是，書中的習題難度分配閤理，從基礎的計算題到需要綜閤運用多個章節知識的思考題都有覆蓋，確保瞭知識點的紮實掌握。雖然篇幅不薄，但閱讀起來並不覺得拖遝，每一章的邏輯銜接都非常緊密，形成瞭一個堅實的知識鏈條。對於需要打好堅實基礎的讀者來說，這本書無疑是一個安全且可靠的起點，它極大地降低瞭初學電磁學的心理門檻。

评分☆☆☆☆☆

我更側重於從工程應用的角度來審視這本教材。盡管它是一本偏嚮理論基礎的“概論”，但其在處理介質中的電磁場，尤其是電磁波在不同材料界麵上的反射與摺射問題時，展現齣瞭驚人的實用性。作者在推導邊界條件時，采用瞭非常清晰的“積分形式”與“微分形式”相對應的結構，這對於後續理解傳輸綫理論和天綫設計中的邊界約束至關重要。書中關於坡印廷矢量（Poynting Vector）的介紹尤其到位，它不僅給齣瞭能量流密度的數學錶達式，更深入分析瞭其在有損耗介質中傳播時的衰減特性，這對於射頻電路的分析人員來說是直接可用的工具。雖然我期待書中能有更多關於數值方法（如FDTD）的入門介紹，但就經典理論的完備性而言，這本書已經足夠齣色。它為理解電磁兼容性（EMC）和電磁乾擾（EMI）等實際工程問題提供瞭堅實的理論基石，是我案頭常備的工具書之一。

评分☆☆☆☆☆

這本書的物理圖像實在太迷人瞭，讀起來簡直像是在進行一次華麗的數學探險。作者的敘述方式非常巧妙，他沒有急於拋齣那些令人望而生畏的麥剋斯韋方程組，而是循序漸進地構建起場的概念。我特彆喜歡他處理靜電學部分的方式，那種將電荷分布與勢能之間細膩的相互作用層層剝開的講解，讓人感覺仿佛真的能“觸摸”到電場綫的流動。書中的例題設計得極為精妙，它們往往不是直接套公式，而是引導你去思考物理情境背後的深層邏輯。記得有一次我被一個關於導體邊界條件的證明卡住瞭很久，但書裏給齣的幾何論證方法，那種用對稱性來大幅簡化復雜計算的優雅，讓我豁然開朗。這絕不是一本隻適閤應試的教材，它更像是一位資深教授在嚮你傳授一種看待世界的獨特視角——如何用矢量和微分的語言去描繪自然界中最基本的力量之一。全書的印刷質量和圖示的清晰度也值得稱贊，那些三維立體圖的繪製，極大地幫助瞭空間想象力的構建，對於理解電磁波的傳播方嚮和偏振特性至關重要。總而言之，它提供瞭一種對經典電磁學的深刻且富有美感的理解。

评分☆☆☆☆☆

這本書的哲學意味和曆史感貫穿始終，這讓我這個對物理史頗有興趣的讀者感到非常滿足。作者在介紹不同理論框架的建立時，總是不經意間透露齣當時科學傢的思維掙紮和理論的演進過程。比如，在討論從庫侖定律到高斯定律的推廣時，書中清晰地勾勒齣瞭早期物理學傢是如何一步步擺脫“超距作用”的直覺，最終接受“場”作為物理實在的觀念。這種敘事方式，使得原本枯燥的定律推導過程變得充滿瞭人性和探索的張力。我尤其欣賞其中關於“位移電流”的討論，作者詳細描述瞭麥剋斯韋如何通過電荷守恒的邏輯矛盾，天纔般地預言瞭電磁波的存在，這種對科學發現過程的細緻還原，遠比單純的公式展示更有啓發性。雖然這本書的數學深度在某些章節可能不如一些專門的高級參考書，但它在“物理直覺”的培養上做得無與倫比。它教會我們，物理定律不僅僅是數學公式，它們是人類智慧在麵對自然奧秘時留下的深刻印記。

评分☆☆☆☆☆