机械基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:贾利敏 编

出品人:

页数:226

译者:

出版时间:2009-10

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787115197412

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 机械基础
• 机械原理
• 机械设计
• 工程力学
• 材料力学
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• 工业工程
• 机械设备

好的，这是一本名为《电磁学与电动力学导论》的图书简介。 --- 电磁学与电动力学导论 内容简介 本书旨在为物理学、电子工程、材料科学及相关理工科专业的学生和研究人员提供一套全面、深入且富有启发性的电磁学与电动力学理论基础。它不仅严格遵循麦克斯韦方程组这一核心框架，更着重于培养读者从微观粒子相互作用到宏观现象描述的完整物理图像和强大的数学建模能力。全书内容组织严谨，由浅入深，力求在保持数学严谨性的同时，充分展现电磁现象的内在美感与广泛应用。 第一部分：静电场与静磁场基础（经典理论的构建） 本书的开篇聚焦于电磁学的静态基础。我们从库仑定律和毕奥-萨伐尔定律出发，系统阐述了静电场和静磁场的数学描述与物理内涵。 静电学部分深入探讨了电势的概念，着重于拉普拉斯方程和泊松方程在求解边界值问题中的应用。我们详尽讨论了导体在电场中的行为，包括静电平衡的条件、电荷的重新分布，并引入了“电像法”这一强大的几何求解工具，通过多个经典案例（如带电球体、平行板电容器等）展示其解决复杂几何结构问题的能力。介质的引入是本部分的重中之重，对电位移矢量 $mathbf{D}$ 的物理意义进行了深入剖析，解释了电极化现象及其对场强的影响。 静磁学则围绕洛伦兹力展开，逐步引入安培环路定律，并对磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 进行了明确的区分。与静电学类似，磁介质中的磁化强度 $mathbf{M}$ 的处理被赋予了充分的篇幅，特别是对磁滞现象和铁磁材料特性的介绍，为后续的电磁感应分析奠定了基础。 第二部分：时变场与麦克斯韦方程组（统一的框架） 本部分是全书的核心与升华，标志着从静态物理向动态物理的过渡。我们引入了法拉第电磁感应定律和麦克斯韦的“位移电流”概念，最终推导出完备的麦克斯韦方程组。 方程组的四个基本方程——高斯定律（电场）、高斯磁定律（磁场）、法拉第定律（感应）和安培-麦克斯韦定律——被视为描述所有经典电磁现象的基石。我们将详细探讨这些方程在不同介质中（真空、线性均匀介质、各向异性介质）的适用性。 本部分特别强调了电磁场的守恒律。通过对电荷守恒（连续性方程）和能量守恒（坡印亭定理）的严格推导，读者将理解电磁能量如何流动、转换和耗散，为理解电磁波的传播特性提供能量学的视角。 第三部分：电磁波的传播与辐射（动态的展示） 基于麦克斯韦方程组，本部分系统地分析了电磁场在自由空间和各种介质中的传播行为。 平面电磁波的分析从均匀、无源、各向同性的介质（特别是真空）开始。我们推导了横电磁波（TEM）的特性，包括波速、波阻抗、相位和群速度的概念，并详细讨论了波的偏振态（线偏振、圆偏振、椭圆偏振）。随后，我们将分析电磁波在理想导体和电介质界面上的反射与折射现象，基于菲涅耳公式，深入讨论了全反射、表面波以及斯涅尔定律的电磁场解释。 波导与谐振腔作为电磁波的约束传播模式，占据了重要篇幅。本书详细分析了平行板波导（TM 和 TE 模式）、圆波导的截止频率、模场分布及其色散关系。对于谐振腔，我们侧重于模式的解耦和品质因数的物理意义，这为微波工程和光学谐振器设计提供了必要的理论工具。 电磁辐射方面，本书从电流元（如电偶极子）开始，推导出远场辐射场的形式，并计算了天线的辐射功率和方向图。对于更复杂的辐射源，如磁偶极子和高频情况下的阵列辐射，也进行了必要的介绍，使读者对电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）的物理根源有所了解。 第四部分：矢量势与规范选择（数学的深化） 为了解决更复杂的、包含源项的动态问题，本书引入了矢量磁势 $mathbf{A}$ 和标量电势 $phi$ 的概念。我们阐述了如何利用它们来简化麦克斯韦方程组，特别是如何将耦合的偏微分方程组转化为更易于求解的波动方程。 规范选择是本部分的关键。详细讨论了库仑规范（或称静电规范）和洛伦兹规范的选择对场量描述的影响。通过对比分析，读者将领悟到规范变换是描述同一物理现象的不同数学表述，而物理可观测量（如电场和磁场）在规范变换下保持不变。针对包含瞬变源的辐射问题，本书还引入了林纳德-维彻特势，揭示了电磁场传播的有限速度效应。 第五部分：相对论性电磁学（统一场论的初步） 全书的最后一部分将电磁学提升到更统一的框架——狭义相对论。我们将证明麦克斯韦方程组在洛伦兹变换下形式不变，从而展示电场和磁场并非独立的实体，而是同一电磁场张量 $F^{mu u}$ 在不同参考系下的不同侧面。 通过张量分析，我们将重新推导洛伦兹力方程和麦克斯韦方程组，并探讨电荷密度和电流密度如何转化为四维电流密度矢量。本部分将清晰地展示，静电场在高速运动观察者的眼中如何“产生”磁场，反之亦然，从而实现电磁学理论的完美闭环。 适用对象与特色 本书内容翔实，数学推导严谨而清晰，适合作为高等院校物理学、应用物理学、微电子学、通信工程等专业的主干教材或参考书。其特色在于： 1. 强调物理图像：在严谨的数学推导之外，始终穿插对物理概念（如场线的能量流、波的性质等）的深刻剖析。 2. 丰富的例题与习题：每章末尾配备大量具有挑战性的习题，旨在巩固理论知识并训练解决实际问题的能力。 3. 现代视角：将经典电磁学与相对论和现代电磁学应用（如波导、天线基本原理）无缝衔接。 通过系统学习本书内容，读者将不仅掌握电磁学的经典理论，更能为进一步研究量子电动力学、等离子体物理或射频微波技术打下坚实的基础。

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