| | | | 【圖書】電動力學導論 [美]大衛·J.,格裡菲斯著,賈瑜 譯 機械工 | | 該商品所屬分類：圖書 -> 遼寧音響出版社 | | 【市場價】 | 1115-1616元 | | 【優惠價】 | 697-1010元 | | 【作者】 | 大衛·J格裡菲斯著 | | 【出版社】 | 機械工業出版社 | | 【ISBN】 | 9787111678076 | | 【折扣說明】 | 一次購物滿999元台幣免運費+贈品
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| | 內容介紹 | |
出版社：機械工業出版社 ISBN：9787111678076 商品編碼：10035743166786 包裝：平裝 出版時間：2021-07-01 代碼：128 作者：大衛·J.,格裡菲斯著
" | 圖書基本信息 | | 圖書名稱 | 電動力學導論 | 作者 | [美]大衛·J.,格裡菲斯著,賈瑜 譯 | | 定價 | | 出版社 | 機械工業出版社 | | ISBN | 9787111678076 | 出版日期 | 2021-07-01 | | 字數 | | 頁碼 | 587 | | 版次 | | 裝幀 | 平裝 | | 開本 | 16開 | 商品重量 | |
| 內容提要 | 本書是一本立足本科生水平的電動力學教材，主要闡述電磁場理論，分析各個實驗定律，從中總結出電磁場的普遍規律，建立麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式，討論恆定電磁場問題，說明一些恆定場的基本性質和求解電場和磁場問題的一些基本方法，討論電磁波的傳播與輻射，介紹一般情況下勢的概念和輻射電磁場的計算方法，後將電動力學的參考繫引入相對論時空觀，導出電磁場量在不同參考繫間的變換，並且說明相對論力學的基本概念。本書注重把現代物理前沿引入教學，把電動力學問題擴展到多個前沿的研究領域，如固體物理、天體物理、核物理學、計算物理等。 n
本書涵蓋我國物理專業電動力學課程的基本內容，可作為高等學校物理專業低年級學生學習電動力學課程的教材或參考書，也可作為電子、材料、通信等專業高年級學生的教學參考書。 n
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This is a blingual editioof the following title published by Cambridge University Press: n
Introductioto Electrodynamics，Fourth edition，ISBN 9781108420419 n
This book was previously published by PearsoEducation,Inc 1989, 1999, 2013 n
Reprinted 2018 n
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Cambridge University Press and China Machine Press 2020 n
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This blingual of editiois authorized for sale ithe People’s Republic of China (excluding Hong Kong, Macau and Taiwan) only Unauthorised export of this blingual editiois a violatioof the Copyright Act No part of this publicatiomay be reproduced or distributed by any means, or stored ia database or retrieval system, without the prior writtepermissioof Cambridge University Press and China Machine Press n
本書由Cambridge University Press授權機械工業出版社在中國境內（不包括香港、澳門特別行政區及臺灣地區）出版與發行。未經許可之出口，視為違反著作權法，將受法律之制裁。 n
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Copies of this book sold without a Cambridge University Press sticker othe cover are unauthorized and illegal n
本書封面貼有Cambridge University Press防偽標簽，無標簽者不得銷售。 n
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北京市版權局著作權合同登記圖字：01-2019-7254號。 |
| 目錄 | 目錄 n
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注釋者序 n
前言 n
關於本書 n
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導讀 n
章 矢量分析1 n
11 矢量代數 1 n
111 矢量操作 1 n
112 矢量代數：分量形式 4 n
113 三重積 7 n
114 位置、位移與分離矢量 8 n
115 矢量如何變換 10 n
12 微分運算 13 n
121 普通導數 13 n
122 梯度 13 n
123 Δ算符 16 n
124 散度 17 n
125 旋度 18 n
126 乘積規則 20 n
127 二階導數 22 n
13 積分運算 24 n
131 線、面和體積分 24 n
132 微積分的基本定理 29 n
133 有關梯度的基本定理 29 n
134 有關散度的基本定理 31 n
135 有關旋度的基本定理 34 n
136 分部積分 36 n
14 曲線坐標繫 38 n
141 球坐標繫 38 n
142 柱坐標繫 43 n
15 狄拉克δ函數 45 n
151 /r2的散度 45 n
152 一維狄拉克δ函數 46 n
153 三維δ函數 50 n
16 矢量場理論 52 n
161 亥姆霍茲定理 52 n
162 勢函數 53 n
章補充習題 55 n
n
導讀 n
第2章 靜電學59 n
21 電場 59 n
211 引言 59 n
212 庫侖定律 60 n
213 電場 61 n
214 連續電荷分布 63 n
22 靜電場的散度和旋度 66 n
221 電場線、電通量、高斯定律 66 n
222 E的散度 71 n
223 高斯定律的應用 71 n
224 E的旋度 77 n
23 電勢 78 n
231 勢的概念 78 n
232 有關勢的評注 80 n
233 泊松方程與拉普拉斯方程 83 n
234 局域電荷分布的勢 84 n
235 邊界條件 88 n
24 靜電場的能量與做功 91 n
241 移動電荷所需做的功 91 n
242 點電荷分布的能量 92 n
243 連續電荷分布的能量 94 n
244 有關靜電場能量的評注 96 n
25 導體 97 n
251 基本性質 97 n
252 誘導電荷 99 n
253 表面電荷和導體受到的力 103 n
254 電容 105 n
第2章補充習題 108 n
n
導讀 n
第3章 勢113 n
31 拉普拉斯方程 113 n
311 引言 113 n
312 一維拉普拉斯方程 114 n
313 二維拉普拉斯方程 115 n
314 三維拉普拉斯方程 117 n
315 邊界條件和性定理 119 n
316 導體和第二性定理 121 n
32 鏡像法 124 n
321 典型鏡像問題 124 n
322 誘導表面電荷 125 n
323 力和能量 126 n
324 其他鏡像問題 127 n
33 分離變量法 130 n
331 直角坐標 131 n
332 球坐標 141 n
34 多極矩展開 151 n
341 遠距離處的近似勢 151 n
342 單極與偶極項 154 n
343 多極展開中的坐標原點 157 n
344 偶極子的電場 158 n
第3章補充習題 160 n
n
導讀 n
第4章 物質中的電場167 n
41 極化 167 n
411 電介質 167 n
412 誘導偶極子 167 n
413 極性分子的排列 170 n
414 極化強度 172 n
42 極化物體的場 173 n
421 束縛電荷 173 n
422 束縛電荷的物理解釋 176 n
423 電介質內部的場 179 n
43 電位移矢量 181 n
431 有電介質時的高斯定律 181 n
432 易誤解的類似性 184 n
433 邊界條件 185 n
44 線性電介質 185 n
441 極化率、介電常數、相對介電常數 185 n
442 線性電介質的邊界值問題 192 n
443 介電繫統的能量 197 n
444 作用在電介質上的力 202 n
第4章補充習題 205 n
n
導讀 n
第5章 靜磁學 211 n
51 洛倫茲力定律 211 n
511 磁場 211 n
512 磁力 213 n
513 電流 217 n
52 畢奧-薩伐爾定律 224 n
521 穩恆電流 224 n
522 穩恆電流的磁場 225 n
53 B的散度與旋度 230 n
531 直線電流 230 n
532 B的散度與旋度 232 n
533 安培定律 234 n
534 靜磁學與靜電學的比較 242 n
54 磁矢勢 244 n
541 矢勢 244 n
542 邊界條件 250 n
543 矢勢的多極展開 253 n
第5章補充習題 257 n
n
導讀 n
第6章 物質中的磁場 267 n
61 磁化 267 n
611 反磁體、順磁體、鐵磁體 267 n
612 作用在磁偶極矩上的力和力矩 267 n
613 磁場對原子軌道的效應 272 n
614 磁化強度 274 n
62 磁化物體的場 275 n
621 束縛電流 275 n
622 束縛電流的物理解釋 278 n
623 介質內的磁場 280 n
63 輔助場H 280 n
631 磁介質中的安培定律 280 n
632 易誤解的類似性 284 n
633 邊界條件 285 n
64 線性與非線性介質 285 n
641 磁化率與磁導率 285 n
642 鐵磁性 289 n
第6章補充習題 293 n
n
導讀 n
第7章 電動力學297 n
71 電動勢 297 n
711 歐姆定律 297 n
712 電動勢 304 n
713 動生電動勢 306 n
72 電磁感應 313 n
721 法拉第定律 313 n
722 感生電場 318 n
723 電感 322 n
724 磁場的能量 329 n
73 麥克斯韋方程組 333 n
731 麥克斯韋之前的電動力學 333 n
732 麥克斯韋如何修改安培定律 335 n
733 麥克斯韋方程組 338 n
734 磁荷 339 n
735 介質中的麥克斯韋方程組 341 n
736 邊界條件 343 n
第7章補充習題 345 n
n
導讀 n
第8章 守恆定律 357 n
81 電荷和能量 357 n
811 連續性方程 357 n
812 坡印亭定理 358 n
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| 編輯推薦 | 適讀人群 ：作為高等學校物理專業低年級學生學習電動力學課程的教材或參考書，也可作為電子、材料、通信等專業高年級學生的教學參考書
關於本書 n
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電動力學是什麼？它如何融入物理的一般框架中？ n
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力學的四個範疇 n
在下表中我描繪出力學的四大領域： n
經典力學 n
（牛頓） 量子力學 n
（玻爾、海森伯、薛定諤等） n
狹義相對論 n
（愛因斯坦） 量子場理論 n
（狄拉克、泡利、費曼、史溫格等） n
n
牛頓力學在大多數的“日常生活”中是正確的，但是對高速（接近光速）運動的物體，它是不正確的，必須用狹義相對論（由愛因斯坦在1905年建立）代替；對非常小（接近原子尺寸）的物體，牛頓力學因另外的原因失效，而由量子力學（由玻爾、薛定諤、海森伯及許多其他人在1920年左右發展起來的）取代。對非常快又非常小的物體（在現代粒子物理學中非常普遍），需要發展相對論與量子理論結合的力學，這個相對論量子力學稱為量子場理論—它在20世紀30年代和40年代開始建立，但是即便是現在也不能認為它是一個完全令人滿意的理論。在本書中，除了後一章，我們完全是在經典力學的範疇，盡管電動力學可以非常簡單地拓展到其他三個範疇。（事實上，電動力學在大部分方面的內容自動地與相對論相容，這是歷史上相對論發展的主要動力。） n
n
四種類型的力 n
力學告訴我們，當一個繫統受到一個給定的力作用時，它是如何變化的。已知自然界中僅有四種基本力（到目前為止），我把它們按強度逐漸減弱的順序列出： n
1強力 n
2電磁力 n
3弱力 n
4引力 n
這張單子的簡潔可能會讓你大喫一驚。摩擦力在哪兒？保持你不從地板掉下去的“支撐力”在哪兒？分子結合在一起的化學力在哪兒？兩個相互踫撞的臺球的踫撞力又是什麼？答案是，所有這些力都是電磁力。的確，毫不誇張地說，我們生活在一個電磁世界裡，在日常生活中所經歷的幾乎每一種力，除了重力，都是源自電磁力。 n
把原子核內質子和中子結合在一起的力是強力（strong forces），它的作用距離非常之短，盡管它們的強度是電磁力的100倍，但我們無法“感覺到”它們。與輻射衰變有關的弱力（weak forces）不僅作用距離短，也比電磁力弱得多。至於引力，更是極其微弱（與其他力相比），所以除非質量巨大（比如地球和太陽），否則我們也很難注意到它。兩個電子間的靜電排斥力是其之間相互引力的1042倍，如果原子是靠引力（代替電磁力）結合在一起的，那麼一個氫原子就會比已知宇宙還大得多。 n
電磁力不僅是支配我們日常生活中的統治力，也是目前被完全了解的力。當然，我們也有引力的經典理論（牛頓的萬有引力定律）和相對論理論（愛因斯坦的廣義相對論），但是至今沒有令人滿意的引力量子理論（雖然很多人在探討它）。現今，關於弱相互作用，已經建立了非常成功（有點繁雜）的理論；對於強相互作用，也有引人注目的候選理論（稱為色動力學，chromodynamics）。所有這些理論都是從電動力學中獲得靈感和啟發的，目前還沒有一個理論能夠得到結論性的實驗驗證。因此，電動力學，一個和成功的理論，已經成為物理學家的一種範式：一種其他理論效仿的理想模型。 n
經典電動力學的定律是由富蘭克林、庫侖、安培、法拉第以及其他的科學家們零零碎碎地發現的，但是詹姆斯·克拉克·麥克斯韋完成了後工作，把它統一成一個緊湊的形式。這個理論至今已經有150年的歷史了。 n
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物理理論的統一 n
起初，電學（electricity）和磁學（magism）是完全獨立的學科。電學研究的是玻璃棒、貓皮、驗電球、電池、電流、電解和電燈；而磁學研究的是磁棒、鐵填充物、指南針和地磁極。但是，在1820年奧斯特注意到電流可以使一個磁針偏轉。很快，安培正確地推測出所有的磁現像都應歸結於電荷的運動。隨後， 1831年法拉第發現了運動的磁體可產生電流。在麥克斯韋和洛倫茲對理論進行後完善時，電學和磁學已經完全交織在一起。不能再認為它們是分割的事物，而是同一個事物的兩個不同方面：電磁學（electromagism）。 n
法拉第推測光在本質上也是電的，麥克斯韋理論為這個假設提供了驚人的證據。很快，光學—有關透鏡、面鏡、稜鏡、干涉和衍射的研究—也並入了電磁學。赫茲在1888年提出了對麥克斯韋理論的決定性實驗證實，他這樣說：“光和電之間的聯繫現在已經建立……在每一個火焰中，在每一個發光粒子中，我們看到一個電過程……因此，電的領域延伸到了整個自然界，它甚至密切地影響著我們自己：我們感知到我們擁有……一個電的器官—眼睛。” 到了1900年，物理學的三大分支—電學、磁學和光學—合並成了一個單一的理論。（很快就發現，可見光在電磁輻射的光譜中隻是一個很小的“窗口”，光譜從無線電波到微波、紅外線和紫外線，再到X射線和γ射線。） n
愛因斯坦渴望有個進一步的統一理論，希望能像19世紀電和磁那樣來統一引力和電磁力。他的統一場理論（unified field theory）並不特別成功，但近年來，同樣的推動力催生了一繫列越來越雄心勃勃（推測性的）的統一方案，從20世紀60年代開始，格拉肖、溫伯格和薩拉姆的弱電理論（electroweak）將弱力和電磁力結合在一起，發展到80年代的超弦理論（superstring，根據其支持者的說法，它將所有四種力整合在一個“理論”中）。在這個層次結構中的每一步，數學上的困難都在增加，啟發性猜想和實驗驗證之間的差距也不斷擴大；然而，毫無疑問，由電動力學引發的力的統一理論已成為物理學發展中的一個重要課題。 n
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電動力學的場形式 n
電磁學理論希望解決的基本問題是：我在這裡舉起了一堆電荷（也許會把它們晃來晃去），那麼對另外地方上的一些電荷，會發生什麼？經典的解采用場論（field theory）的形式：我們說電荷周圍的空間被電場和磁場（電荷的電磁“氣味”）所充滿。第二個電荷，在這些電場的存在下，會產生一個力；然後，電場把一個電荷的影響傳遞給另一個電荷—場是相互作用的媒介。 n
當一個電荷加速運動時，部分場從它自身“分離”，在某種意義上，它以光速傳播，攜帶有能量、動量和角動量，我們稱之為電磁輻射（electromagic radiation）。它的存在使（如果不是強迫的話）我們將場視為獨立的動力學實體，每一點都像原子或棒球一樣“真實”。因此，我們的興趣從電荷間作用力的研究轉向電場本身的理論。但是產生一個電磁場需要一個電荷，而探測一個電磁場需要另一個電荷，所以我們好先回顧一下電荷的基本性質。 n
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電荷 n
1電荷有兩種，我們稱之為“正電荷”和“負電荷”，因為它們的影響往往是相互抵消的（如果在同一點上有電荷+q和 q，從電的角度來說，這和在那裡沒有電荷是一樣的）。這似乎太明顯，不值得評論，但我鼓勵你考慮其他可能性：如果有8或10種不同的電荷？（事實上，在色動力學中，與電荷類似的量有三個，每一個量都可能是正的或負的。）或者，如果這兩種方法都沒有相互抵消呢？不尋常的事實是，正電荷和負電荷在體積物質中以完全相等的數量出現，到驚人的程度，因此它們的影響幾乎完全被抵消。如果不是這樣的話，我們會受到巨大的壓力：如果正負電荷僅有1/1010沒有被相互抵消，一個土豆會劇烈爆炸。 n
2電荷是守恆的：它不能被創造或摧毀，因為現在的東西一直存在。（正電荷可以“湮滅”相等的負電荷，但正電荷不能簡單地自行消失，必須有東西吸收電荷。）所以宇宙的總電荷一直是固定的。這叫作電荷的整體守恆。實際上，我可以表述得更強烈一些：電荷的整體守恆將允許電荷在紐約消失，並立即在舊金山重新出現（這不會影響總數），但我們知道這不會發生。如果是在紐約，它去了舊金山，那麼它是沿著一條連續的路徑從一個地方到另一個地方。這叫作電荷的局域守恆。稍後我們將了解如何表示電荷局域守恆的數學定律，稱為連續性方程（continuity equation）。 n
3電荷是量子化的。雖然經典電動力學中沒有要求是這樣的，事實上，電荷是以離散的整數塊狀形式出現的—基本電荷單位的倍數。如果我們把質子上的電荷稱為+e，那麼電子攜帶電荷 e；中子電荷為零；π介子+e，0和 e；碳核+6e；等等（從來沒有 n
7392e，甚至1/2e） 一。這個基本的電荷單位非常小，所以實際中通常可以完全忽略量子化。水也“真的”是由離散的團塊（分子）組成的；然而，如果我們處理的是相當大量的水，我們可以把它當作一種連續的液體。事實上，這更接近麥克斯韋本人的觀點，他對電子和質子一無所知，是把電荷想像成一種“膠狀物”，可以分成任何大小的部分，隨意塗抹。 n
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單位制 n
電動力學的研究被使用不同的單位制所困擾，有時使得物理學家們之間難以交流。這個問題遠比力學更糟糕，尼安德特人仍然使用磅和英尺；在力學中，至少所有的方程式看起來都一樣，不管被測量量的單位是什麼。牛頓第二定律仍然是F = ma，不管是英尺-磅-秒，千克-米-秒，還是別的什麼單位。但在電磁學中情況並非如此，庫侖定律可能以以下不同的形式出現： n
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在常用的單位制中，常用的兩種是高斯（cgs）制和SI（mks）制。基本粒子理論家傾向於第三種體繫：哈維西德-洛倫茲（Heaviside-Lorentz）制。盡管高斯制具有簡潔的理論優點，但大多數教授本科生的教師更喜歡國際單位制（SI），我想是因為他們采用了熟悉的常用單位（伏特、安培和瓦特）。因此，在這本書中，我使用了國際單位制。附錄C提供了一個將主要結果轉換成高斯單位制的“字典”。 |
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