Foundations of electrodynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Noord-Hollandsche U.M

作者:S. R. de Groot

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1972

价格:0

装帧:Unknown Binding

isbn号码:9780444103703

丛书系列:

图书标签:

Electrodynamics
Maxwell's Equations
Electromagnetism
Physics
Classical Physics
Electromagnetic Theory
Fields and Waves
Advanced Physics
Undergraduate Physics
Graduate Physics

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具体描述

引言电动力学，作为物理学中研究电荷、电场、磁场及其相互作用的学科，其根基深厚，影响深远。本书的诞生，旨在为读者构建一个坚实的电动力学理论框架，从最基本的原理出发，逐步深入到复杂的现象和应用。我们不期望读者是电动力学领域的专家，但我们相信，通过对本书内容的细致研读，您将能够对这一迷人的领域产生深刻的理解和持久的兴趣。第一部分：静电学的基石静电学是电动力学的起点，它研究的是不动的电荷所产生的电场。理解静电学，就如同建造一座大厦，需要牢固的地基。电荷与库仑定律：我们将从“电荷”这一基本概念入手。电荷是物质的基本属性，它决定了物质的电学行为。接着，我们将介绍“库仑定律”，这是静电学的核心定律，精确地描述了两个点电荷之间的相互作用力。我们会深入探讨定律的数学形式，理解其与距离的关系，并分析其适用范围。为了加深理解，我们将引入“叠加原理”，学会如何计算多个电荷产生的合场。电场与高斯定律：在理解了电荷之间的作用力之后，我们自然会想到“电场”的概念。电场是电荷在空间中产生的一种场，它能够对其他电荷施加作用力。我们将探讨电场的性质，包括电场线的概念，以及如何通过电场线来可视化电场的分布。随后，我们将引入“高斯定律”，这是描述电场与电荷分布之间关系的普适性定律。我们将详细推导高斯定律，并展示如何利用它来简化计算某些对称性良好的电场分布，例如球对称、柱对称和平面对称的情况。电势与能量：除了通过电场来描述电荷的相互作用，我们还可以引入“电势”的概念。电势是单位正电荷在电场中具有的势能，它是一个标量场，为描述电场提供了另一种便捷的方式。我们将探讨电势与电场之间的关系，理解“梯度”在其中的作用。同时，我们还会讨论“电势能”，以及电荷在电场中移动时发生的能量变化，这对于理解静电场的保守性以及功的计算至关重要。导体与电介质：在介绍完基本的静电学概念后，我们将把目光投向实际的物质。导体是能够自由移动电荷的物质，我们将探讨导体在静电平衡时的特性，例如导体内部的电场为零，以及表面电荷的分布规律。电介质则是不能自由移动电荷但能被电场极化的物质，我们将研究电介质的极化现象，以及它对电场和电容的影响，这为理解实际的电容器和电路奠定了基础。第二部分：静磁学的探索静磁学研究的是不动的电流产生的磁场，以及磁场对电流的作用。它与静电学构成了电动力学的重要分支。电流与毕奥-萨伐尔定律：我们将从“电流”的概念开始，电流是电荷的定向移动。然后，我们将学习“毕奥-萨伐尔定律”，这是描述电流在空间中产生磁场的定律。我们将详细分析该定律的数学形式，理解其与电流强度、距离以及方向的关系，并学习如何利用它来计算简单电流源产生的磁场。安培环路定理：类似于高斯定律在静电学中的作用，我们将在静磁学中引入“安培环路定理”。该定理描述了磁场强度在闭合回路上的环路积分与通过该回路的净电流之间的关系。我们将详细推导安培环路定理，并展示如何利用它来简化计算某些具有高对称性的电流分布产生的磁场，例如无限长直导线、载流线圈以及载流螺线管。磁场强度与磁矢势：除了磁场强度（B场）之外，我们还将引入“磁矢势”（A场）的概念。磁矢势是一个矢量场，它的旋度等于磁场强度，是描述磁场的一种更方便的方法。我们将探讨磁矢势的性质，以及它与电流分布之间的关系，并学习如何利用磁矢势来求解磁场问题。磁场对电流的作用：磁场不仅可以由电流产生，还可以对运动的电荷或电流施加作用力。我们将介绍“洛伦兹力”，这是磁场对运动电荷的作用力。在此基础上，我们将进一步研究磁场对载流导线的作用力，这对于理解电动机的工作原理至关重要。第三部分：电磁感应与麦克斯韦方程组当电场和磁场不再是静态的，而是随时间变化时，它们之间会产生复杂的相互作用，这构成了电动力学的核心内容。法拉第电磁感应定律：变化的磁场会产生电场，这就是“法拉第电磁感应定律”。我们将详细探讨该定律，理解磁通量的概念，以及变化的磁通量如何诱导产生电动势。我们将研究感应电流的产生机制，并分析其在发电机、变压器等设备中的应用。楞次定律：为了确定感应电流的方向，我们将学习“楞次定律”。楞次定律指出，感应电流的方向总是使得它产生的磁场阻碍引起感应的磁通量的变化。我们将通过具体例子来演示楞次定律的应用。位移电流与麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是电动力学的“圣经”，它将所有已知的电磁现象统一起来。我们将详细介绍麦克斯韦方程组的四个基本方程，包括高斯定律、磁场的无散度定律、法拉第电磁感应定律以及安培-麦克斯韦定律。我们将特别强调“位移电流”的概念，这是麦克斯韦对安培定律的修正，它使得变化的电场也能够产生磁场，从而预言了电磁波的存在。电磁波的产生与传播：基于麦克斯韦方程组，我们将推导出电磁波的存在。电磁波是由相互激发、相互诱导的电场和磁场组成的横波，它们可以在真空中以光速传播。我们将探讨电磁波的性质，包括其波长、频率、偏振以及能量传播等，并简要介绍电磁波谱。第四部分：电动力学的进阶与应用在掌握了电动力学的基础理论后，我们将进一步探讨一些更高级的概念和实际应用。相对论电动力学：随着对高速运动的电荷和电磁场的深入研究，我们将触及“相对论电动力学”。我们将了解洛伦兹变换在描述电磁场时的协调性，以及电场和磁场在不同惯性参考系下的变换关系。这将帮助我们理解电磁现象与时空结构的深刻联系。辐射理论：当电荷加速运动时，它们会向外辐射电磁波，这就是“电磁辐射”。我们将介绍不同类型电荷加速辐射的特性，例如偶极辐射和同步辐射，并探讨辐射的能量和动量。物质中的电动力学：在实际应用中，电磁场往往在物质中传播和相互作用。我们将研究电磁波在介质中的传播，包括折射、反射、吸收和散射等现象。特殊应用简介：最后，我们将简要介绍电动力学在各个领域的广泛应用，例如通信技术（无线电、微波）、光学（激光、纤维光学）、能源技术（发电机、变压器）、医疗技术（核磁共振成像）以及基础物理研究（粒子加速器）等，以展现电动力学作为一门基础学科的强大生命力和广泛影响力。结语本书的编写，旨在引领您步入电动力学的殿堂，从最基础的概念出发，层层递进，最终构建起对这一宏伟理论体系的全面认识。我们鼓励您在阅读过程中，积极思考，动手实践，通过解题来加深对概念的理解。希望本书能够成为您在探索电动力学世界的忠实伙伴，激发您对科学的无限热爱和求知欲。